【C语言】联合（共用体）

news2024/11/29 14:34:24

一、什么是联合体

二、联合类型的声明

三、联合变量的创建

四、联合的特点

五、联合体大小的计算

六、联合的应用（判断大小端）

七、联合体的优缺点

7.1 优点

7.2 缺点

一、什么是联合体

联合也是一种特殊的自定义类型。由多个不同类型的数据成员组成的复合数据类型。

这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员共用同一块空间，所以联合也叫：共用体。

二、联合类型的声明

定义一个联合类型的形式如下：

union 联合名

{

成员列表

};

成员列表中含有若干成员，成员的一般形式为：类型说明符成员名

成员名的命名应符合标识符的规定。

三、联合变量的创建

#include <stdio.h>

//联合类型的声明
union Un
{
	char c;
	int i;
}un2; //声明的同时并创建un2

union Un un3;//先声明再创建un3 (全局变量)

int main()
{
	//联合变量的定义
	union Un un1 = { 0 };//先声明再创建un1并初始化 (局部变量)

	return 0;
}

四、联合的特点

我们运行下面一段代码：

#include <stdio.h>

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

	printf("%d\n", sizeof(un));//计算联合体的大小

	return 0;
}

运行结果如下：

为什么运行结果为4呢？

那我们就要引入联合体的特点了。

联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）。

由于联合体的所有成员共用同一空间，改变其中一个成员的值可能会影响到其他成员的值，因此联合体中的成员不能同时存在，只适合在某一时间只使用其中单个成员时使用。

就像共享自行车，共享状态，但只能一个人骑，你骑我不骑，我骑你不骑。

例如：

#include <stdio.h>

union Un
{
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	union Un un = { 0 };

	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x00;

	printf("%x\n", un.i);
	return 0;
}

调试结果如下：

我们发现运行到c的时候a跟着改变了，将a的第4个字节的内容修改为00了。

先改变的是低地址处的数据（这里是小端存放）。

由此可以发现：联合体的成员是共用一块内存空间的。

五、联合体大小的计算

联合的大小至少是最大成员的大小。
联合体在计算大小的时候也存在内存对齐。当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。

例：

#include <stdio.h>

union Un1
{
	char c[5]; //1 8 1
	//看类型，相当于5个char放在这里，所以自身对齐数为1，默认对齐数为8
		int i; //4 8 4

};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));//输出8

	return 0;
}

分析：

1、创建一个char类型数组，大小为5个字节，这里相当于5个char，自身对齐数为1，默认对齐数为8，所以对齐数为1。

2、int类型的i自身大小为4个字节，默认对齐数为8，自身对齐数为4，所以对齐数为4。

i和c中最大的对齐数为4，而最大成员大小是数组c（5个字节），5不是4的倍数，对齐规则要求：对齐到最大对齐数（4）的整数倍，所以输出8。

3、虽然共开辟了8个字节，但是只用了5个字节，剩余3个字节没有用。

注意

下图中这两种写法并不等价，这样写是为了方便理解对齐数那里。

第一个arr占用5个字节（共用5个字节），第二个占用1个字节大小(共用1个字节)

例子：

union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};

union Un2
{
	char c1; 
	char c2;
	char c3;
	char c4;
	char c5;
	
	int i;
};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));//输出8
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));//输出4

	return 0;
}

六、联合的应用（判断大小端）

可以通过联合体，可以在不使用额外内存的情况下，判断计算机是大端存储还是小端存储。

代码如下：

#include <stdio.h>

int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c; //返回1是小端，返回0是大端
}

int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else 
	{
		printf("大端\n");
	}
}

分析如下：