【C语言】共用体

wander

我们知道结构体（Struct）是一种构造类型或复杂类型，它可以包含多个类型不同的成员。在C语言中，还有另外一种和结构体非常类似的语法，叫做共用体（Union），它的定义格式为：

union 共用体名{
    成员列表
};

共用体有时也被称为联合或者联合体，这也是 Union 这个单词的本意。

结构体和共用体的区别在于：结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。

结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。

共用体也是一种自定义类型，可以通过它来创建变量，例如：

• union data{
•     int n;
•     char ch;
•     double f;
• };
• union data a, b, c;
  

上面是先定义共用体，再创建变量，也可以在定义共用体的同时创建变量：

• union data{
•     int n;
•     char ch;
•     double f;
• } a, b, c;
  

如果不再定义新的变量，也可以将共用体的名字省略：

• union{
•     int n;
•     char ch;
•     double f;
• } a, b, c;
  

共用体 data 中，成员 f 占用的内存最多，为 8 个字节，所以 data 类型的变量（也就是 a、b、c）也占用 8 个字节的内存，请看下面的演示：

• #include <stdio.h>
• union data{
•     int n;
•     char ch;
•     short m;
• };
• int main(){
•     union data a;
•     printf("%d, %d\n", sizeof(a), sizeof(union data) );
•     a.n = 0x40;
•     printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
•     a.ch = '9';
•     printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
•     a.m = 0x2059;
•     printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
•     a.n = 0x3E25AD54;
•     printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
•     return 0;
• }
  

运行结果：4, 440, @, 4039, 9, 392059, Y, 20593E25AD54, T, AD54这段代码不但验证了共用体的长度，还说明共用体成员之间会相互影响，修改一个成员的值会影响其他成员。

要想理解上面的输出结果，弄清成员之间究竟是如何相互影响的，就得了解各个成员在内存中的分布。以上面的 data 为例，各个成员在内存中的分布如下：

成员 n、ch、m 在内存中“对齐”到一头，对 ch 赋值修改的是前一个字节，对 m 赋值修改的是前两个字节，对 n 赋值修改的是全部字节。也就是说，ch、m 会影响到 n 的一部分数据，而 n 会影响到 ch、m 的全部数据。

上图是在绝大多数 PC 机上的内存分布情况，如果是 51 单片机，情况就会有所不同：

为什么不同的机器会有不同的分布情况呢？这跟机器的存储模式有关