一、聯(lián)合體類型的聲明

聯(lián)合體也是一種自定義類型。像結(jié)構(gòu)體一樣，聯(lián)合體也是由一個(gè)或者多個(gè)成員構(gòu)成，這些成員可以是不同的類型。
但是編譯器只為最大的成員分配足夠的內(nèi)存空間。聯(lián)合體的特點(diǎn)是所有成員共用同一塊內(nèi)存空間。所以聯(lián)合體也叫：共用體。聯(lián)合體類型的定義形式：

• union是聯(lián)合體關(guān)鍵字
• tag是標(biāo)簽名，是自定義的
• union tag就是聯(lián)合體類型
• { }放的是成員列表
• member1,member2是聯(lián)合體成員
• variable-list是變量名

來(lái)看下面一段代碼：

#include <stdio.h>
//聯(lián)合體類型的聲明
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	union Un un = { 0 };//聯(lián)合變量的初始化
	
	printf("%d\n", sizeof(un));//計(jì)算聯(lián)合變量的??
	return 0;
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

通過(guò)計(jì)算得到聯(lián)合體變量un的大小為4(單位字節(jié))。為什么是這個(gè)值呢？

二、聯(lián)合體的特點(diǎn)

剛剛我們說(shuō)過(guò)聯(lián)合體的所有成員是共用一塊內(nèi)存空間的，這樣一個(gè)聯(lián)合體變量的大小，至少是最大成員的大小(因?yàn)槁?lián)合體至少得有能力保存最大的那個(gè)成員)。我們?cè)賮?lái)看兩段代碼：

//代碼1
#include <stdio.h>
//聯(lián)合類型的聲明
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	//聯(lián)合變量的定義
	union Un un = { 0 };
	//下?輸出的結(jié)果是?樣的嗎？
	printf("%p\n", &(un.i));
	printf("%p\n", &(un.c));
	printf("%p\n", &un);
	return 0;
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

//代碼2
#include <stdio.h>
//聯(lián)合類型的聲明
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	//聯(lián)合變量的定義
	union Un un = { 0 };
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);
	return 0;
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

通過(guò)代碼1的運(yùn)行結(jié)果可知，輸出的三個(gè)地址一模一樣，而通過(guò)代碼2的運(yùn)行結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)變量i的值變成了0x11223355。我們仔細(xì)分析就可以畫出，un的內(nèi)存布局圖。

由上圖，這里是小端字節(jié)序存儲(chǔ)，為聯(lián)合變量un的成員i開辟了4個(gè)字節(jié)的空間來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)0x11223344。而當(dāng)我們緊接著為該聯(lián)合變量un的成員c賦值0x55時(shí)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)成員i存儲(chǔ)的四個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的低位字節(jié)數(shù)據(jù)的44被修改為了55(這里只修改了i成員的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，因?yàn)槌蓡Tc是char類型，只占一個(gè)字節(jié)，所以i只被覆蓋了一個(gè)字節(jié))?？吹竭@里應(yīng)該就明白了，那就是聯(lián)合體的成員是共用一塊內(nèi)存空間。對(duì)其中一個(gè)成員進(jìn)行賦值修改時(shí)，再修改其他成員的值，那原來(lái)成員存儲(chǔ)的值就會(huì)被剛剛修改的成員值所覆蓋掉。所以對(duì)于聯(lián)合體在同一時(shí)間最好是只使用一個(gè)成員。

上面我們計(jì)算過(guò)這個(gè)聯(lián)合體類型union Un的大小為4，因?yàn)檫@個(gè)聯(lián)合體類型有兩個(gè)成員：一個(gè)是char類型的，一個(gè)是int類型的。則要先保證能存儲(chǔ)最大的那個(gè)成員，其次小的成員是和這個(gè)最大的成員共用同一塊內(nèi)存空間的，所以這里計(jì)算出該聯(lián)合體類型的大小就為4。

相同成員的結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體對(duì)比

struct S
 {
 char c;
 int i;
 };
 struct S s = {0};

計(jì)算該結(jié)構(gòu)體的大小為：

union Un
{
	char c;
	int i;
};
union Un un = { 0 };

計(jì)算聯(lián)合體的大小為：

我們畫出上面的結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體的內(nèi)存布局示意圖進(jìn)行對(duì)比：

對(duì)于結(jié)構(gòu)體來(lái)說(shuō)，成員c和i是有自己獨(dú)立的空間的，而對(duì)于聯(lián)合體來(lái)說(shuō)成員c和i是共用同一塊內(nèi)存空間的，這是它們之間的區(qū)別。所以對(duì)于結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體來(lái)說(shuō)，它們是有各自的應(yīng)用場(chǎng)景的。

三、聯(lián)合體大小的計(jì)算

聯(lián)合體的大小可不是就像上面說(shuō)的一樣，就是最大成員的大小，不是這么簡(jiǎn)單的。那只是其中一條規(guī)則：??● 聯(lián)合的大小至少得是最大成員的大小。??● 聯(lián)合體的大小必須是最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍。當(dāng)最大成員的大小不是最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍的時(shí)候，就要對(duì)齊到最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍。

在計(jì)算結(jié)構(gòu)體大小時(shí)，是有最大對(duì)齊數(shù)的，那在計(jì)算聯(lián)合體大小時(shí)也是有最大對(duì)齊數(shù)的。找對(duì)齊數(shù)的規(guī)則，跟結(jié)構(gòu)體中是一樣的。上面的第二條規(guī)則是啥意思？我們通過(guò)下面的例子來(lái)講解：

#include<stdio.h>
union Un1
{
	int i;
	char c;
	short arr1[7];
};
union Un2
{
	char c;
	int i;
	int arr2[3];
};
union Un3
{
	char arr3[5];
	int i;
	double d;
};
int main()
{
	union Un1 un1 = { 0 };
	union Un2 un2 = { 0 };
	union Un3 un3 = { 0 };

	printf("%zd\n", sizeof(un1));
	printf("%zd\n", sizeof(un2));
	printf("%zd\n", sizeof(un3));

	return 0;
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

先看第一個(gè)聯(lián)合體變量un1，他的成員中最大成員的大小是4，可能會(huì)有同學(xué)在有數(shù)組成員的地方犯迷糊，搞不清楚數(shù)組成員到底要怎么計(jì)算最大對(duì)齊數(shù)？其實(shí)很簡(jiǎn)單，首先我們知道數(shù)組在內(nèi)存中是連續(xù)存放的，數(shù)組的大小就等于 元素個(gè)數(shù)*元素類型的大小。就像這里的聯(lián)合變量un1中數(shù)組成員arr1的大小就是7*sizeof(short)=14(單位字節(jié))。找數(shù)組成員的對(duì)齊數(shù)，其實(shí)就看數(shù)組單個(gè)元素類型的大小與編譯器默認(rèn)對(duì)齊數(shù)的較小值即可。所以對(duì)于聯(lián)合變量un1的最大對(duì)齊數(shù)就為4：

那這里最大成員的大小就是14，而14并不是最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍，所以還要再浪費(fèi)2個(gè)字節(jié)，到16就是4的倍數(shù)了，所以聯(lián)合變量un1的大小就為16。

再看第二個(gè)聯(lián)合變量un2，該變量三個(gè)成員中的最大對(duì)齊數(shù)是4，第三個(gè)成員數(shù)組arr2的大小為3*sizeof(int)=12，而12正好是最大對(duì)齊數(shù)4的倍數(shù)，所以該聯(lián)合變量un2的大小就為12。

最后第三個(gè)聯(lián)合變量un3，該變量的三個(gè)成員中最大對(duì)齊數(shù)是8，第一個(gè)成員數(shù)組arr3的大小為5*sizeof(char)=5，這里最大的成員就是數(shù)組arr3，但是5不是最大對(duì)齊數(shù)8的整數(shù)倍，還要再浪費(fèi)3個(gè)字節(jié)，到8就是8的倍數(shù)了。

聯(lián)合體的應(yīng)用案例

使用聯(lián)合體是可以節(jié)省空間的，下面的一個(gè)案例可以說(shuō)明：
比如，我們要搞一個(gè)活動(dòng)，要上線一個(gè)禮品兌換單，禮品兌換單中有三種商品：圖書、杯子、襯衫。每一種商品都有：庫(kù)存量、價(jià)格、商品類型和商品類型相關(guān)的其他信息。

如果我們采用結(jié)構(gòu)體的形式來(lái)包裝上面的屬性：

struct gift_list
{
	//公共屬性
    int stock_number;//庫(kù)存量
    double price; //定價(jià)
    int item_type;//商品類型

	//特殊屬性
    char title[20];//書名
    char author[20];//作者
    int num_pages;//?數(shù)
    char design[30];//設(shè)計(jì)
    int colors;//顏?
    int sizes;//尺寸
};

上面的結(jié)構(gòu)其實(shí)設(shè)計(jì)的很簡(jiǎn)單，用起來(lái)也方便，但是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中包含了所有禮品的各種屬性，這樣使得結(jié)構(gòu)體的大小就會(huì)偏大(因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體中的成員都是有自己獨(dú)立的空間的)，比較浪費(fèi)內(nèi)存。因?yàn)閷?duì)于禮品兌換單中的商品來(lái)說(shuō)，只有部分屬性信息是常用的。比如：商品是圖書，那就不需要design、colors、sizes這幾個(gè)特殊屬性了。

所以我們就可以把公共屬性單獨(dú)寫出來(lái)，剩余屬于各種商品本身的屬性用聯(lián)合體包裝起來(lái)，這樣就可以減少所需的內(nèi)存空間,一定程度上節(jié)省了內(nèi)存。

struct gift_list
{
    int stock_number;//庫(kù)存量
    double price; //定價(jià)
    int item_type;//商品類型

    union 
    {
        struct
        {
            char title[20];//書名
            char author[20];//作者
            int num_pages;//?數(shù)  
        }book;
        struct
        {
            char design[30];//設(shè)計(jì)
        }mug;
        struct
        {
            char design[30];//設(shè)計(jì)
            int colors;//顏?
            int sizes;//尺?            
        }shirt;
    }item;
};

上面的特殊屬性就放在了聯(lián)合體中，因?yàn)槊縿?chuàng)建一個(gè)商品變量時(shí)，只會(huì)用到聯(lián)合體中的其中一個(gè)結(jié)構(gòu)體成員，而聯(lián)合體中的成員是共用同一塊內(nèi)存空間的，所以這里大大的節(jié)省了內(nèi)存空間。這就是聯(lián)合體的好處。(上面的結(jié)構(gòu)體中的聯(lián)合體成員及其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體成員都是采用匿名的，意思是這個(gè)聯(lián)合變量只會(huì)被使用一次)

用聯(lián)合體判斷當(dāng)前機(jī)器是小端還是大端

????聯(lián)合體還可以用來(lái)判斷當(dāng)前自己使用的機(jī)器平臺(tái)是大端字節(jié)序存儲(chǔ)還是小端字節(jié)序存儲(chǔ)，小端和大端字節(jié)序存儲(chǔ)是什么意思？比如我們創(chuàng)建了一個(gè)整型變量 i 存儲(chǔ)了0x00000001這樣一個(gè)值，那請(qǐng)問這個(gè)值在內(nèi)存中的排放順序是什么？是低位的值開從低地址處開始存放呢，還是低位的值從高地址處開始存放呢？

通過(guò)使用聯(lián)合體就可以知道當(dāng)前機(jī)器是小端還是大端：

#include<stdio.h>
int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c;//返回1是?端，返回0是?端
}
int main()
{
	printf("%d\n", check_sys());
	return 0;
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

我們可以逐語(yǔ)句(F11)調(diào)試起來(lái)，在內(nèi)存中查看聯(lián)合變量un存儲(chǔ)的值，就是因?yàn)樵诼?lián)合體中變量i和變量c是共用同一塊內(nèi)存空間的，所以在對(duì)整型變量i賦值1后，我們就可以通過(guò)字符類型(1個(gè)字節(jié))的變量c查看在低位字節(jié)的值是不是1來(lái)判斷當(dāng)前機(jī)器是小端還是大端。

通過(guò)上圖可以看出，我使用的機(jī)器平臺(tái)采用的是小端字節(jié)序存儲(chǔ)(低位從低地址處開始存放)。

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言聯(lián)合體的實(shí)現(xiàn)示例的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言聯(lián)合體內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！