65.【C语言】联合体

1.定义

和结构体有所不同,顾名思义:所有成员联合使用同一块内存空间,因此也叫共用体

注:编译器只为最大的成员分配足够的内存空间;如果不符合对齐数,则会增加一部分空间(有关联合体的大小计算见第6点)给联合体其中一个成员赋值，其他成员的值也跟着变化

2.格式

union 联合体标签
{//......
};

3.例题

求下列代码的执行结果

#include <stdio.h>
union U
{char a;int b;
};int main()
{printf("%zd\n", sizeof(union U));union U u;printf("%p\n", &u);printf("%p\n", &u.a);printf("%p", &u.b);return 0;
}

答案速查

分析

01.printf("%zd\n", sizeof(union U));

编译器只为最大的成员分配足够的内存空间

char a 对齐数为1,int b对齐数为4(注:联合体对齐数的计算方法同结构体的),因此为a和b分配4字节的空间

02.printf("%p\n", &u); & printf("%p\n", &u.a); & printf("%p", &u.b);

所有成员联合使用同一块内存空间,因此取地址的结果一样

4.练习

求下列代码执行后,联合体在内存中存储的数据

#include <stdio.h>
union U
{char a;int b;
};int main()
{union U u;u.b = 0x12345678;u.a = 0x99;return 0;
}

答案速查

VS2022按小端序存储

因此为99 65 43 21

分析

运行环境x86+debug

下断点(F9)至u.a = 0x99;,内存窗口输入&u

执行至return 0;

5.相同成员的联合体和结构体的对比

union U
{char a;int b;
};struct S
{char a;int b;
};

6.联合体的大小计算

2条规则

1.联合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的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍(多数人往往会忽视第2点)

例如:

求下列代码的执行结果

#include <stdio.h>
union U
{char a[5];int b;
};int main()
{printf("%zd", sizeof(union U));return 0;
}

答案速查

分析

如果不考虑第二点规则,答案应该是5

如果考虑第二点规则,

char a[5]; 自身对齐数:1,VS默认对齐数:8,所以对齐数为1

int b; 自身对齐数:4,VS默认对齐数:8,所以对齐数为4

a[5]与b的最大对齐数为4

所以联合体的大小至少为4的整数倍(4,8,12,...,4k),大于5且最近的4整数倍的数为8

练习

求下列代码的执行结果

#include <stdio.h>
union U
{short a[7];int b;
};int main()
{printf("%zd", sizeof(union U));return 0;
}

答案速查

分析

short a[7]; 自身对齐数:2,VS默认对齐数:8,所以对齐数为2

int b; 自身对齐数:4,VS默认对齐数:8,所以对齐数为4

如果不考虑第二点规则,答案应该是14(7*2=14)

如果考虑第二点规则,short a[7];与int b;的最大对齐数为4,所以联合体的大小至少为4的整数倍(4,8,12,...,4k),大于14且最近的4整数倍的数为16

7.联合体的优点

如果一些变量既有公共属性,又有各自的联合属性,可以把公共属性单独写出来，剩余属于各自本身的属性使用联合体起来(联合体内嵌结构体)

这样可以节省空间

8.匿名联合体

同匿名结构体,见文63.【C语言】再议结构体(上)

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