C语言共同体

共同体类型
  设有字符型变量c、整型变量j,若这二个变量在使用过程中互斥,即当用到c时,一定不用j,当用j时,一定不用c,则无需为二个变量分配不同的存储空间,而可使二个变量共同使用一个存储空间,如图8.1所示。具有这种存储特性的变量称为共同体类型的变量。要定义共同体类型变量,必须先定义共同体类型。共同体类型的定义方法与结构体类型的定义方法类似,只要用关键字union 代替struct即可。
  定义格式: union <共同体类型名>
  { <类型> <成员名1>;
  <类型> <成员名2>;
  … 
  <类型> <成员名n>;
  };
  其中,共同体类型名由标识符组成,成员名也由标识符组成。成员类型可为基本类型或导出类型。各成员共用一个存储区,存储区的大小等于各成员占用字节长度的最大值。例如,定义共同体如下:
  union data
  { char c;
   int j ;
  };
  其中:data为共同体类型名,该共同体有两个成员c、j,c为字符型占用一个字节,j为整型占四个字节,c与j共用同一存储区,存储区长度为四个字节,如图8.1所示。

  8.3.2共同体类型变量的定义
  共同体类型变量的定义与结构体类型变量的定义完全相同,也有三种形式:
  (1)先定义类型,后定义变量。
  (2)定义类型的同时定义变量。
  (3)直接定义共同体类型变量。
  【例8.8】用三种方式定义共同体类型变量。
 # include <iostream.h>
 union data
 { char c;
  int j ;
 };
 data d; //先定义类型,后定义变量。
 union data1
 { char c1;
  int j1;
 }x1,x2,x3; //定义类型的同时定义变量。
 union 
 { char c;
  int i;
  float x;
 } a,b,c; //直接定义共同体类型变量。
 main ( )
 { d.c='a';
  d.j=98;
  cout<<d.c<<endl;
 }
  执行结果为 :
  b
  在主函数中,共同体变量d的字符型成员c被赋于字符'a'值,共同体变量d的整型成员j被赋于98,由于j与c占用相同的内存空间,如图8.1所示。因此,执行赋值语句d.j=98后,d.c的内容已被修改为'b'的ASCII码98,因此,最后执行cout<<d.c时,屏幕上出现的是b,而不是a。

  8.3.3共同体类型变量的引用
  共同体变量的引用方式与结构体变量的引用方式相同,即使用成员运算符"."连接变量名与成员名即可,其引用格式为:<共同体变量名>.<成员名>
  如上例中d.c、d.j均为对共同体变量d的成员c、j的引用。
  使用共同体类型变量的主要目的是减少程序变量对内存的占用量。如今,计算机内存已越来越大,所以内存容量已不是程序设计中主要考虑的问题。因此,共同体类型变量使用越来越少。

  8.3.4共同体类型的特点
  (1)同一共同体内的成员共用一个存储区,存储区的大小=成员占用字节长度最大值。
  (2)在任一时刻,在一个共同体变量中,只有一个成员起作用。
  (3)共同体类型中的成员类型可为任意已定义的数据类型。
  由于共同体变量在程序设计中已很少用

       
### C语言中的结构体 #### 结构体的重要性及其作用 结构体是C语言中一个非常重要的概念,它使得编程进入了一个更高级的阶段[^1]。通过结构体,程序员能够创建更加贴近实际需求的数据类型,从而更好地模拟现实世界的对象,比如学生的信息记录等[^2]。 #### 基本语法定义 在C语言里,`struct`关键字用于声明一个新的复合数据类型——即结构体。这允许开发者组合多种不同类型的数据项到单一实体内,便于管理和操作一组相关的变量集合。 ```c // 定义一个名为Student的结构体 struct Student { char name[50]; int age; long student_id; }; ``` #### 内存布局特性 值得注意的是,在某些情况下,由于编译器为了提高访问效率而实施的内存对齐策略,结构体内各成员的实际存储位置可能会存在额外的空间填充,这意味着整个结构体占用的总字节数可能超过各个字段单独所需空间之和[^3]。 ### 共用体(Union) #### 概念介绍 不同于结构体每次只为当前使用的单个成员分配足够的连续内存区域,共用体在同一时刻只保存其中一个成员的内容,并且所有成员共享同一片物理存储区。这种设计节省了大量内存资源,但在任何给定时间点上仅能有效持有最后一个赋值过的成员值[^4]。 #### 应用实例展示 下面是一个简单的例子展示了如何定义并初始化一个共用体: ```c #include <stdio.h> union Data { int i; float f; char str[20]; }; int main() { union Data data; data.i = 10; printf("data.i: %d\n", data.i); data.f = 220.5; printf("data.f: %.2f\n", data.f); strcpy(data.str, "Hello"); printf("data.str: %s\n", data.str); return 0; } ``` 此程序依次向同一个共用体的不同部分写入不同类型的数值,但由于它们都指向相同的地址范围,最终只有最后一次设置的有效。 ### 使用场景对比分析 当涉及到多个关联属性需要一起处理时,应该优先考虑采用结构体形式;而对于那些互斥性质明显、不会同时存在的多态化信息,则更适合利用共用体来减少不必要的冗余开销。此外,如果希望函数返回复杂的结果集而不必担心深拷贝带来的性能损失问题的话,也可以选择让其返回指向相应结构体或类的对象指针而非直接传递副本。
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