浅谈C++联合体

1. 联合体

《C++ Primer Plus》第六版中关于联合体的描述是：共用体（union）是一种数据格式，它能够存储不同的数据类型，但只能同时存储其中的一种类型。
联合体（union）（即共用体）的声明格式如下：

union MyUnion
{
	int iA;
	double dA;
	char cA;
};

关键字union表示MyUnion是一个联合体，MyUnion是一种用户自定义的数据类型，其使用方法如下：

MyUnion Ua;
Ua.iA=10;

根据《C++ Primer Plus》第六版的描述，联合体的用途之一是：当数据项使用两种或更多种格式（但不会同时使用）时，可节省空间。
那么这句话是真么意思呢？请看接下来的这段代码：

union MyUnion
{
	int iA;
	char cA;
};
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	MyUnion UTestUnion;
	UTestUnion.iA=42;
	cout<<UTestUnion.cA<<endl;

	return 0;
}

这段代码声明了一个名为MyUnion的联合体，main()函数里对MyUnion变量UTestUnion里的iA进行赋值42的操作。此时UTestUnion的iA等于42，那么UTestUnion的cA等于多少呢？以下是程序的输出结果：

为什么输出结果是“*”呢？

原因就是联合体内的元素公用同一个内存。

将上述代码稍作修改，如下：

union MyUnion
{
	int iA;
	double dA;
	char cA;
};

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	MyUnion UTestUnion;
	UTestUnion.dA = 42.35;

	double* dTest = (double*)&(UTestUnion.cA);
	cout << *dTest << endl;

	return 0;
}

上述程序中，dTest是一个double类型的指针，指向UTestUnion.cA的地址，该地址进行过强制类型转换，原本的char类型，被转换成double类型。在进行解引用时，获得该处地址存储的值。
程序输出结果为42.35， 正是赋给UTestUnion的double元素dA的值。
之所以能够这样输出，就是因为联合体中的元素共用同一个内存。UTestUnion的dA被赋值42.35，存入到内存，char类型的元素cA也表示这个内存中的值。只不过由于char类型和double类型在计算机中的存储方式不同，虽然cA和dA都表示同一内存中的值，但是存储方式不一样，因此直接取其值会表现相异。
下图是在VS2019中对该程序打断点调试的结果：

从图中调试的结果可以看到，iA的值不知道是啥，cA的值在"?"格式（未知格式）的编码下为-51。但是对cA的地址进行强制类型转换变成double类型地址之后，dTest的值就变成了正常的42.35。这正是因为dA和cA共用一个内存，将cA地址变成double型之后，其活动元素就变成了dA，因此以下语句：

(double*)&(UTestUnion.cA);

实际上等于

&(UTestUnion.dA)

小结

联合体很有意思，肯定还有很多功能尚未被笔者发现，万一某位大佬有更深的见解，欢迎留言指导！