C/C++中的联合体

C/C++中的联合体

利用union可以用相同的存储空间存储不同型别的数据类型，从而节省内存空间。当访问其内成员时可用"."和"->"来直接访问。

当多个数据需要共享内存或者多个数据每次只取其一时，可以利用联合体(union)。在C Programming Language 一书中对于联合体是这么描述的：

1)联合体是一个结构；

2)它的所有成员相对于基地址的偏移量都为0；

3)此结构空间要大到足够容纳最"宽"的成员；

4)其对齐方式要适合其中所有的成员；

演示代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;

union U1
{
	int n;
	char s[11];
	double d;
};

union U2
{
	int n;
	char s[5];
	double d;
};

int main()
{
	U1 u1;
	U2 u2;
	cout<<sizeof(u1)<<'\t'<<sizeof(u2)<<endl;
	cout<<"u1各数据地址:\n"<<&u1<<'\t'<<&u1.d<<'\t'<<&u1.s<<'\t'<<&u1.n<<endl;
	cout<<"u1各数据地址:\n"<<&u2<<'\t'<<&u2.d<<'\t'<<&u2.s<<'\t'<<&u2.n<<endl;
}

上述代码中：

对于U1联合体，s占11字节，n占4字节，d占8字节，因此其至少需1字节的空间。然而其实际大小并不是11，用运算符sizeof测试其大小为16。这是因为这里存在字节对齐的问题，11既不能被4整除，也不能被8整除。因此补充字节到16，这样就符合所有成员的自身对齐了。从这里可以看出联合体所占的空间不仅取决于最宽成员，还跟所有成员有关系，即其大小必须满足两个条件：1)大小足够容纳最宽的成员；2)大小能被其包含的所有基本数据类型的大小所整除。

对于U2联合体，同理知道，用运算符sizeof测试其大小为8。

具体运行结果如下：

从结果图中还可以发现，联合体中的各数据的存储地址都是相同的。

上面提到了联合体中的数据是共享相同的存储空间。下面再研究具体每种类型数值都存储在哪里？

#include<iostream>
using namespace std;

union U
{
	unsigned int n;
	unsigned char s[4];
};

int main()
{
	U u;
	u.n = 0xf1f2f3f4;
	cout<<hex<<u.n<<'\t'<<&u.n<<endl;
	cout<<hex<<(int)u.s[0]<<'\t'<<(void*)&u.s[0]<<endl;
	cout<<hex<<(int)u.s[1]<<'\t'<<(void*)&u.s[1]<<endl;
	cout<<hex<<(int)u.s[2]<<'\t'<<(void*)&u.s[2]<<endl;
	cout<<hex<<(int)u.s[3]<<'\t'<<(void*)&u.s[3]<<endl;
}

上述代码中，联合体U中，n占4字节，s[4]也占4字节。故联合体共占4字节。

程序输出如下：

这说明，内存中数据低位字节存入低地址，高位字节存入高地址，而数据的地址采用它的低地址来表示。