【C语言】_自定义类型：联合体

目录

1. 联合体类型的声明

2. 联合体的特点

3.1 成员变量共用一块内存

3.2 由于共用内存导致的相关性

4. 结构体与联合体对比

5. 联合体大小的计算

6. 联合体的应用

6.1 多类型特定属性组结构体

6.1.1 设计方案1：采用纯结构体

6.1.2 设计方案2：结构体+联合体

6.2 判断大小端

6.2.1 方法1：使用指针类型的解引用权限原理

6.2.2 方法2：使用联合体的共用内存原理

1. 联合体类型的声明

#define	_CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
union Un {
	char c;
	int i;
};
int main() {
	union Un u = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(u));
	return 0;
}

2. 联合体的特点

1、联合体与结构体类似，联合体也是由一个或多个成员构成，这些成员可以是不同类型。

2、编译器只为最大成员分配足够的内存空间；

3、联合体的特点：所有成员共用一块内存空间。故联合体也称共同体；

3. 联合体的内存分配

3.1 成员变量共用一块内存

#define	_CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
union Un {
	char c;
	int i;
};
int main() {
	union Un u = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(u));
	printf("&u   = %p\n", &u);
	printf("&u.c = %p\n", &u.c);
	printf("&u.i = %p\n", &u.i);
	return 0;
}

运行结果及内存分配如下： 

3.2 由于共用内存导致的相关性

#define	_CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
union Un {
	char c;
	int i;
};
int main() {
	union Un u = { 0 };
	u.i = 0x11223344;
	u.c = 0x55;
	printf("%x\n", u.i);
	return 0;
}

单步调试，查看内存实际存储： 

4. 结构体与联合体对比

1、关于定义与关键字等：

2、关于内存分配：

5. 联合体大小的计算

1、联合体的大小至少是最大成员的大小；

2、当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍时，联合体的大小须对齐到最大对齐数的整数倍；

union Un1
{
 char c[5];
 int i;
};
union Un2
{
 short c[7];
 int i;
};
int main()
{
 printf("%d\n", sizeof(union Un1));
 printf("%d\n", sizeof(union Un2));
 return 0;
}

运行结果如下：

分析如下：

（1）对于联合体union Un1而言：

数组c有5个char类型的元素，共占5个字节；整型变量i占4个字节；

最大对齐数 = max { sizeof ( char ) , sizeof ( int ) } = max {1, 4 } = 4；

union Un1大小至少为5，且须为4的整数倍，故大小为8；

（2）对于联合体union Un2而言：

数组c有7个short类型的元素，共占14个字节；整型变量i占4个字节；

最大对齐数 = max { sizeof ( short )，sizeof ( int ) } = max { 2, 4 } = 4；

union Un2大小至少为14，且须为4的整数倍，故大小为16；

6. 联合体的应用

6.1 多类型特定属性组结构体

假设当前有图书、杯子、衬衫三种商品，对于每种商品都有库存量、价格、商品类型属性；

不同商品类型，也会有其他特定信息：

图书还需书名、作者、页数属性；杯子还需设计属性；衬衫还需设计、颜色、尺寸属性；

6.1.1 设计方案1：采用纯结构体

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

若采用纯结构体作为商品的自定义类型，则由于特殊属性的存在须在结构体内包含所有商品所需的所有属性，造成一定空间浪费；

6.1.2 设计方案2：结构体+联合体

对于每一个商品，它只属于一种商品类型，故而一种商品只会有一组特殊属性；

采用以下设计思路：

先列出公共属性，将各商品的特殊属性设计为结构体，再作为联合体的成员变量：

struct goods
{
	int stock;		//库存量
	double price;   //定价
	int type;		//商品类型

	union Un {
		struct Book
		{
			char title[20];	  //书名
			char author[20];  //作者
			int pages;        //⻚数
		}book;
		struct Mug
		{
			char design[30];  //设计
		}mug;
		struct Shirt
		{
			char design[30];  //设计
			char colors[20];  //颜⾊
			int sizes;		  //尺⼨
		}shirt;
	}item;
};

6.2 判断大小端

6.2.1 方法1：使用指针类型的解引用权限原理

#define	_CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
int check_sys_bypointer() {
	int n = 1;  // 0x00 00 00 01H
	return *(char*)&n; // 低地址存低字节数据->小端
}
int main() {
	// 小端返回1，大端返回0
	int ret = check_sys_bypointer();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}

运行结果如下：

6.2.2 方法2：使用联合体的共用内存原理

#define	_CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
int check_sys_byunion() {
	union U {
		char c;
		int i;
	}u;
	u.i = 1;     // 0x00 00 00 01H
	return u.c;  // 返回4字节中的第1个字节（返回低地址处的值）
}
int main() {
	// 小端返回1，大端返回0
	int ret = check_sys_byunion();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}

运行结果如下：