C语言自定义类型：联合体

目录

• 前言
• 一、联合体
• • 1.1 联合体类型的声明
  • 1.2 联合体的特点
  • 1.3 相同成员的结构体和联合体对比
  • 1.4 联合体大小的计算
  • 1.5 联合体的⼀个练习
• 总结

前言

前面我讲到C语言中的自定义结构——结构体，其实C语言中的自定义结构不只有结构体，还有枚举和联合体，我们今天就来学习一下这两个C语言中的自定义类型的其中一个——联合体；话不多说，正文开始：

一、联合体

1.1 联合体类型的声明

像结构体⼀样，联合体也是由⼀个或者多个成员构成，这些成员可以不同的类型。

但是编译器只为最⼤的成员分配⾜够的内存空间。联合体的特点是所有成员共⽤同⼀块内存空间。所以联合体也叫：共⽤体。

给联合体其中⼀个成员赋值，其他成员的值也跟着变化。

这是什么意思呢？

union Un 
{
	char c;
	int i;
};


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

	printf("%zd\n", sizeof(un));

	return 0;
}

大家可以猜猜这个结构体是多大字节的：

为啥是4呢？

1.2 联合体的特点

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）。

union Un 
{
	char c;
	int i;
};


int main()
{
	//联合变量的定义
	union Un un = { 0 };
	printf("%zd\n", sizeof(un));

	// 下⾯输出的结果是⼀样的吗？
	printf("%p\n", &un);
	printf("%p\n", &(un.i));
	printf("%p\n", &(un.c));

	return 0;
}

他们的地址一样？到这我们就不难理解联合体的共用空间是什么意思了：

那也就是说两个成员不能同时使用，如果同时使用，会互相干扰，我们来验证一下：

union Un
{
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	union Un un = { 0 };
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;

	printf("%x ", un.i);

	return 0;
}

运行结果：

代码1输出的三个地址⼀模⼀样，代码2的输出，我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。我们仔细分析就可以画出，un的内存布局图。

1.3 相同成员的结构体和联合体对比

我们再对⽐⼀下相同成员的结构体和联合体的内存布局情况。

1.4 联合体大小的计算

通过刚刚的例子，我们对联合体的大小有了初步的认识，联合体的大小是最大成员的大小？
我们来看看下面的例子：

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


int main()
{
	union Un un = { 0 };
	printf("%zd\n", sizeof(un));
	return 0;
}

这个结果是否是5，我们来看看结果：

结果与我们想的并不一样，那联合体的大小到底如何计算，我们往下看：

• 联合的⼤⼩⾄少是最⼤成员的⼤⼩。
• 当最⼤成员⼤⼩不是最⼤对⻬数的整数倍的时候，就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍

char [5]的类型是char，所以他的对齐数就是1，int i的对齐数就是4，所以联合体的大小必须是4的倍数，最小是5，所以结果为8；

来点练习：

union Un2
{
 short c[7];
 int i;
};
int main()
{
 //下⾯输出的结果是什么？
 printf("%d\n", sizeof(union Un2));
 return 0;
}

结果可以在评论区打出

使⽤联合体是可以节省空间的，

举例：
⽐如，我们要搞⼀个活动，要上线⼀个礼品兑换单，礼品兑换单中有三种商品：图书、杯⼦、衬衫。
每⼀种商品都有：库存量、价格、商品类型和商品类型相关的其他信息。
图书：书名、作者、⻚数
杯⼦：设计
衬衫：设计、可选颜⾊、可选尺⼨

那我们不耐⼼思考，直接写出⼀下结构

struct gift_list
{
 //公共属性
 int stock_number;//库存量
 double price; //定价
 int item_type;//商品类型
 
 //特殊属性
 char title[20];//书名
 char author[20];//作者
 int num_pages;//⻚数
 
 char design[30];//设计
 int colors;//颜⾊
 int sizes;//尺⼨
};

上述的结构其实设计的很简单，⽤起来也⽅便，但是结构的设计中包含了所有礼品的各种属性，这样使得结构体的⼤⼩就会偏⼤，⽐较浪费内存。因为对于礼品兑换单中的商品来说，只有部分属性信息是常⽤的。⽐如：
商品是图书，就不需要design、colors、sizes。

所以我们就可以把公共属性单独写出来，剩余属于各种商品本⾝的属性使⽤联合体起来，这样就可以介绍所需的内存空间，⼀定程度上节省了内存。

struct gift_list
{
 int stock_number;//库存量
 double price; //定价
 int item_type;//商品类型
 
 union{
 struct
 {
 char title[20];//书名
 char author[20];//作者
 int num_pages;//⻚数
 }book;
 struct
 {
 char design[30];//设计
 }mug;
 struct
 {
 char design[30];//设计
 int colors;//颜⾊
 int sizes;//尺⼨
 }shirt;
 }item;
};

1.5 联合体的⼀个练习

写⼀个程序，判断当前机器是⼤端？还是⼩端？

这里我们利用联合体共用空间的特点，我们创建一个联合体，里面放一个int类型和char类型，我们赋值个int类型1，然后返回char如果是1则是小端，0则是大端；

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
}

这个代码两个字形容：优雅；
我们可以验证一下：

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()
{
	if (check_sys() == 1)
		printf("小端");
	else
		printf("大端");
	return 0;
}

结果是如我们所料，VS是小端存储；

总结

到这我们对联合体有了基本的了解，再日后通过进一步使用，我们可以掌握联合体的使用规则，到这这期就结束了，下期我们来讲C语言的最后一个自定义类型——枚举，下期见。