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C語言編程中的聯合體union入門學習教程詳解

　　聯合體(union)在C語言中是一個特殊的數據類型，能夠存儲不同類型的數據在同一個內存位置。可以定義一個聯合體使用許多成員，但只有一個部件可以包含在任何時候給定的值。聯合體會提供使用相同的存儲器位置供多用途的有效方式。

C語言編程中的聯合體union入門學習教程詳解

　　定義聯合體

　　要定義聯合體，必須使用union語句很相似于定義結構。聯合體聲明中定義了一個新的數據類型，程序不止一個成員。聯合體聲明的格式如下：

　　union [union tag]{ member definition; member definition; ... member definition;} [one or more union variables];

　　union標簽是可選的，每個成員的定義是一個正常的變量定義，如 int i; 和 float f; 或任何其他有效的變量的定義。在聯合體定義的結尾，最后分號之前，可以指定一個或多個變量的聯合，但它是可選的。這里定義一個名為數據聯合類型有三個成員 i, f, 和 str:

　　union Data{ int i; float f; char str[20];} data;

　　現在，數據類型的變量可以存儲的整數，一個浮點數，或字符的字符串。這意味著一個單可變結構即相同的存儲單元可用于存儲多個類型的數據。可以使用任何內置或用戶定義的數據類型根據需要在聯合里面。

　　通過union所占用的內存將大到足以容納聯合體的最大成員。例如，在上面的例子中的數據類型將占用20個字節的存儲空間，因為這是通過文字串所占用的最大空間。以下將顯示由上述聯合共占用內存大小的例子：

　　#include#includeunion Data{ int i; float f; char str[20];}; int main( ){ union Data data; printf( "Memory size occupied by data : %d", sizeof(data)); return 0;}

　　讓我們編譯和運行上面的程序，這將產生以下結果：

　　Memory size occupied by data : 20

　　訪問聯合體成員

　　要訪問聯合體的任何成員，我們使用成員訪問運算符（.）。成員訪問運算符編碼為聯合體變量名和成員，訪問時使用union關鍵字定義聯合體類型的變量。以下為例子來解釋聯合體的用法：

　　#include#includeunion Data{ int i; float f; char str[20];}; int main( ){ union Data data; data.i = 10; data.f = 220.5; strcpy( data.str, "C Programming"); printf( "data.i : %d", data.i); printf( "data.f : %f", data.f); printf( "data.str : %s", data.str); return 0;}

　　讓我們編譯和運行上面的程序，這將產生以下結果：

　　data.i : 1917853763data.f : 4122360580327794860452759994368.000000data.str : C Programming

　　在這里，我們可以看到，聯合體成員i 和f 值被損壞，因為分配給變量終值已占用的內存位置，如果str成員的值被很好的打印的原因。現在，讓我們來再一次看看同樣的例子，我們將使用一個變量在同一時間，它是聯合體的主要目的：

　　#include#includeunion Data{ int i; float f; char str[20];}; int main( ){ union Data data; data.i = 10; printf( "data.i : %d", data.i); data.f = 220.5; printf( "data.f : %f", data.f); strcpy( data.str, "C Programming"); printf( "data.str : %s", data.str); return 0;}

　　讓我們編譯和運行上面的程序，這將產生以下結果：

　　data.i : 10data.f : 220.500000data.str : C Programming

　　這里，所有的成員都得到打印得非常好，因為一個部件被一次使用。

　　應用場合

　　當多個數據需要共享內存或者多個數據每次只取其一時，可以利用聯合體(union)。在C Programming Language 一書中對于聯合體是這么描述的：

　　1)聯合體是一個結構；

　　2)它的所有成員相對于基地址的偏移量都為0；

　　3)此結構空間要大到足夠容納最"寬"的成員；

　　4)其對齊方式要適合其中所有的成員；

　　下面解釋這四條描述：

　　由于聯合體中的所有成員是共享一段內存的，因此每個成員的存放首地址相對于于聯合體變量的基地址的偏移量為0，即所有成員的首地址都是一樣的。為了使得所有成員能夠共享一段內存，因此該空間必須足夠容納這些成員中最寬的成員。對于這句“對齊方式要適合其中所有的成員”是指其必須符合所有成員的自身對齊方式。

　　下面舉例說明：

　　如聯合體

　　union U{ char s[9]; int n; double d;};

　　s占9字節，n占4字節，d占8字節，因此其至少需9字節的空間。然而其實際大小并不是9，用運算符sizeof測試其大小為16.這是因為這里存在字節對齊的問題，9既不能被4整除，也不能被8整除。因此補充字節到16，這樣就符合所有成員的自身對齊了。從這里可以看出聯合體所占的空間不僅取決于最寬成員，還跟所有成員有關系，即其大小必須滿足兩個條件：1)大小足夠容納最寬的成員；2)大小能被其包含的所有基本數據類型的大小所整除。

　　測試程序：

　　/*測試聯合體 2011.10.3*/#includeusing namespace std;union U1{ char s[9]; int n; double d;};union U2{ char s[5]; int n; double d;};int main(int argc, char *argv[]){ U1 u1; U2 u2; printf("%dn",sizeof(u1)); printf("%dn",sizeof(u2)); printf("0x%xn",&u1); printf("0x%xn",&u1.s); printf("0x%xn",&u1.n); printf("0x%xn",&u1.d); u1.n=1; printf("%dn",u1.s[0]); printf("%lfn",u1.d); unsigned char *p=(unsigned char *)&u1; printf("%dn",*p); printf("%dn",*(p+1)); printf("%dn",*(p+2)); printf("%dn",*(p+3)); printf("%dn",*(p+4)); printf("%dn",*(p+5)); printf("%dn",*(p+6)); printf("%dn",*(p+7)); return 0;}

　　輸出結果為：

　　1680x22ff600x22ff600x22ff600x22ff6010.000000100048204640請按任意鍵繼續. . .

　　對于sizeof(u1)=16。因為u1中s占9字節，n占4字節，d占8字節，因此至少需要9字節。其包含的基本數據類型為char，int，double分別占1，4，8字節，為了使u1所占空間的大小能被1，4，8整除，則需填充字節以到16，因此sizeof(u1)=16.

　　對于sizeof(u2)=8。因為u2中s占5字節，n占4字節，d占8字節，因此至少需要8字節。其包含的基本數據類型為char，int，double分別占1，4，8字節，為了使u2所占空間的大小能被1，4，8整除，不需填充字節，因為8本身就能滿足要求。因此sizeof(u2)=8。

　　從打印出的每個成員的基地址可以看出，聯合體中每個成員的基地址都相同，等于聯合體變量的首地址。

　　對u1.n=1，將u1的n賦值為1后，則該段內存的前4個字節存儲的數據為00000001 00000000 00000000 00000000

　　因此取s[0]的數據表示取第一個單元的數據，其整型值為1，所以打印出的結果為1.

　　至于打印出的d為0.000000愿意如下。由于已知該段內存前4字節的單元存儲的數據為00000001 00000000 00000000 00000000，從上面打印結果48，204，64，0可以知道后面4個字節單元中的數據為00110000 11001100 01000000 00000000，因此其表示的二進制浮點數為

　　00000000 01000000 11001100 00110000 00000000 00000000 00000000 00000001

　　對于double型數據，第63位0為符號位，62-52 00000000100為階碼，0000 11001100 00110000 00000000 00000000 00000000 00000001為尾數，根據其值知道尾數值約為0，而階碼為4-1023=-1019，因此其表示的浮點數為1.0*2^(-1019)=0.00000000000......，因此輸出結果為0.000000。

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