c语言联合体试题,从两道经典试题谈C/C 中联合体

试题一：编写一段程序判断系统中的CPU 是Little endian 还是Big endian 模式？

分析：

作为一个计算机相关专业的人，我们应该在计算机组成中都学习过什么叫Little endian 和Big endian。Little

endian 和Big endian 是CPU 存放数据的两种不同顺序。对于整型、长整型等数据类型，Big endian 认为第

一个字节是最高位字节(按照从低地址到高地址的顺序存放数据的高位字节到低位字节)；而Little endian 则

相反，它认为第一个字节是最低位字节(按照从低地址到高地址的顺序存放数据的低位字节到高位字节)。

例如，假设从内存地址0x0000 开始有以下数据：

0x0000 0x0001 0x0002 0x0003

0x12 0x34 0xab 0xcd

如果我们去读取一个地址为0x0000 的四个字节变量，若字节序为big-endian，则读出结果为0x1234abcd；

若字节序位little-endian，则读出结果为0xcdab3412。如果我们将0x1234abcd 写入到以0x0000 开始的

内存中，则Little endian 和Big endian 模式的存放结果如下：

地址 0x0000 0x0001 0x0002 0x0003

big-endian 0x12 0x34 0xab 0xcd

little-endian 0xcd 0xab 0x34 0x12

一般来说，x86 系列CPU 都是little-endian 的字节序，PowerPC 通常是Big endian，还有的CPU 能通过

跳线来设置CPU 工作于Little endian 还是Big endian 模式。

解答：

显然，解答这个问题的方法只能是将一个字节(CHAR/BYTE 类型)的数据和一个整型数据存放于同样的内存

开始地址，通过读取整型数据，分析CHAR/BYTE 数据在整型数据的高位还是低位来判断CPU 工作于Little

endian 还是Big endian 模式。得出如下的答案：

typedef unsigned char BYTE;

int main(int argc, char* argv[])

{

unsigned int num,*p;

p = #

num = 0;

*(BYTE *)p = 0xff;

if(num == 0xff)

{

printf("The endian of cpu is little\n");

}

else //num == 0xff000000

{

printf("The endian of cpu is big\n");

}

return 0;

}

除了上述方法(通过指针类型强制转换并对整型数据首字节赋值，判断该赋值赋给了高位还是低位)外，还有没

有更好的办法呢？我们知道，union 的成员本身就被存放在相同的内存空间(共享内存，正是union 发挥作用、

做贡献的去处)，因此，我们可以将一个CHAR/BYTE 数据和一个整型数据同时作为一个union 的成员，得出

如下答案：

int checkCPU()

{

{

union w

{

int a;

char b;

} c;

c.a = 1;

return (c.b == 1);

}

}

实现同样的功能，我们来看看Linux 操作系统中相关的源代码是怎么做的：

static union { char c[4]; unsigned long l; } endian_test = { { 'l', '?', '?', 'b' } };

#define ENDIANNESS ((char)endian_test.l)

Linux 的内核作者们仅仅用一个union 变量和一个简单的宏定义就实现了一大段代码同样的功能！由以上一段

代码我们可以深刻领会到Linux 源代码的精妙之处！(如果ENDIANNESS=’l’表示系统为little endian,

为’b’表示big endian )

试题二：假设网络节点A 和网络节点B 中的通信协议涉及四类报文，报文格式为“报文类型字段+报文内容的结

构体”，四个报文内容的结构体类型分别为STRUCTTYPE1~ STRUCTTYPE4，请编写程序以最简单的方式组

织一个统一的报文数据结构。

分析：

报文的格式为“报文类型+报文内容的结构体”，在真实的通信中，每次只能发四类报文中的一种，我们可以将四

类报文的结构体组织为一个union(共享一段内存，但每次有效的只是一种)，然后和报文类型字段统一组织

成一个报文数据结构。

解答：

根据上述分析，我们很自然地得出如下答案：

typedef unsigned char BYTE;

//报文内容联合体

typedef union tagPacketContent

{

STRUCTTYPE1 pkt1;

STRUCTTYPE2 pkt2;

STRUCTTYPE3 pkt1;

STRUCTTYPE4 pkt2;

}PacketContent;

//统一的报文数据结构

typedef struct tagPacket

{

BYTE pktType;

PacketContent pktContent;

}Packet;

总结

在C/C++程序的编写中，当多个基本数据类型或复合数据结构要占用同一片内存时，我们要使用联合体(试题

一是这样的例证)；当多种类型，多个对象，多个事物只取其一时(我们姑且通俗地称其为“n 选1”)，我们也

可以使用联合体来发挥其长处(试题二是这样的例证)。