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【C语言】共用体

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发表于 2024-6-24 16:23:39 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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
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