Union的内存对齐与初始化-优快云博客

本文讨论了工会（union）在内存对齐方面的特点，强调了初始化的重要性。通过实例说明，union的成员变量按照从低位开始对齐，例如在处理IP地址转换时，union能提供便利。同时，文章指出实际内存中数据存储是低位在前，高位在后，这与一些误解相反，并提到在涉及网络编程的字节序转换时，这一知识尤为重要。

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关于union的基本概念和大小计算不再赘述，只重点提示一下，使用union的时候一定要注意初始化、初始化、初始化...重要的事情说三遍。初始化的方法可以直接初始化union中最长数据，也可以和struct一样使用ZeroMemory(this, sizeof(type_union));。

首先，从实用角度分析，不关注内存存储。假设有一个union定义如下：

typedef union u_test
{
    char sztest;
    int  count;

    u_test()
    {
        ZeroMemery(this, sizeof(u_test));
    }
}ut;

当我们使用，

int main()
{
    ut.sztest = 0x01;
    printf("%02x", ut.count);

    return 0;
}

从union的内存对齐上来看，union是从低位开始对齐的，那么ut.count此时应该是0x01000000，还是0x00000001呢？经过实际验证答案是后者，也就是说int整形输出时，系统会从前四字节自动从低位开始填充整形内存然后输出，即0x00000001.

同理，当我们定义一个IP地址转化的union时，可以使用如下方法：

typedef union u_ipaddress
{
    BYTE  ipaddr[4];
    DWORD dwip;

    u_test()
    {
        ZeroMemery(this, sizeof(u_test));
    }
}uip;

int main()
{
    uip ip;
    ip.ipaddr[0] = 192;
    ip.ipaddr[1] = 168;
    ip.ipaddr[2] = 1;
    ip.ipaddr[3] = 121;

    printf("%d", ip.dwip);    //此时对于ip.dwip来说：第一字节121、第二字节1、第三字节168、第四字节192

/*******************************************************
十六进制可能会更好理解一点
    uip ip;
    ip.ipaddr[0] = 0xC0;
    ip.ipaddr[1] = 0xA8;
    ip.ipaddr[2] = 0x01;
    ip.ipaddr[3] = 0x79;

    printf("%d", ip.dwip);    //此时ip.dwip值为0x7901A8C0
********************************************************/

    return 0;
}

显而易见，使用union做IP转换会非常方便，不用去一字节一字节的去取值，直接利用union的特性做转换即可。

为什么或出现这种现象呢？接下来内存中数据存储角度分析：

以int类型1为例，市面上大部分书籍说的都是数字的字节表示形式，按照二进制的方式进行存储。很多人就理所当然的认为是按照下面方式进行存储：

第1字节第2字节第3字节第4字节

00000000 00000000 00000000 00000001

实际上恰好相反，在内存上是地位在前，高位在后的方式存储的，也就是以以下方式存储：

第1字节第2字节第3字节第4字节

00000001 00000000 00000000 00000000

对于其他基本数据类型而言也都是这样存储的，拓展到结构体、联合体等复杂类型同样如此。

PS：题外，之前看其他帖子说到union数据转换相关，都会讲到以int为例的实际存储方式（二进制转换>>补码>>反码），实际存储也确实是这样，但针对union数据转换而言我们并不需要了解实际存储过程。

另外，从低地址到高地址这种存储方式为小端字节序；一般网络编程都是按照大段字节序方式，故涉及到网络编程时需要做字节序转换。关于大小端具体区别与应用本帖就不做详细讲解了。