C语言学习笔记--C共用体

共用体

共用体是一种特殊的数据类型，允许在相同的内存位置存储不同的数据类型。可以定义一个带有多成员的共用体，但是任何时候只能有一个成员带有值。共用体提供了一种使用相同的内存位置的有效方式。

定义共用体

为了定义共用体，必须使用union语句，方式与定义结构类似。union语句定义了一个新的数据类型，带有多个成员。union语句的格式如下：

union [union tag]
{
   member definition;
   member definition;
   ...
   member definition;
} [one or more union variables];

union tag是可选的，每个member definition是标准的变量定义，比如int i；或者float f；或者其他有效的变量定义。在共同体定义的末尾，最后一个分号之前，可以指定一个或多个共用体变量，这是可选的。下面定义一个名为Data的共用体类型，有三个成员i、f和str：

union Data
{
   int i;
   float f;
   char  str[20];
} data;

现在，Data类型的变量可以存储一个整数，一个浮点数，或者一个字符串。这意味着一个变量（相同的内存位置）可以存储多个多种类型的数据。可以根据需要在一个共用体内使用任何内置的或者用户自定义的数据类型。
共用体占用的内存应足够存储共用体最大的成员。例如，在上面的实例中，Data将占用20个字节的内存空间，因为在各个成员中，字符串所占用的空间是最大的。下面的实例将显示上面的共用体占用内存的大小：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
union Data
{
   int i;
   float f;
   char  str[20];
};
 
int main( )
{
   union Data data;        
 
   printf( "Memory size occupied by data : %d\n", sizeof(data));
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，会产生那个下列结果：

Memory size occupied by data : 20

访问共用体成员

为了访问共用体的成员，我们使用成员访问运算符（.）。成员访问运算符是共用体变量名称和我们要访问的共用体成员之间的一个句号。可以使用union关键字来定义共用体类型的变量。下面的实例演示了共用体的用法：
实例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
union Data
{
   int i;
   float f;
   char  str[20];
};
 
int main( )
{
   union Data data;        
 
   data.i = 10;
   data.f = 220.5;
   strcpy( data.str, "C Programming");
 
   printf( "data.i : %d\n", data.i);
   printf( "data.f : %f\n", data.f);
   printf( "data.str : %s\n", data.str);
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：

data.i : 1917853763
data.f : 4122360580327794860452759994368.000000
data.str : C Programming

在这里，我们可以看到共用体的i和f成员的值有损坏，因为最后赋给变量的值占用了内存位置，这也是str成员能够完好输出的原因。再看一个相同的实例，在同一时间只使用一个变量，也演示了使用共用体的主要目的：

#include <stdio.h>
#include <string.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 : %f\n", data.f);
   
   strcpy( data.str, "C Programming");
   printf( "data.str : %s\n", data.str);
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，会产生下列结果：

data.i : 10
data.f : 220.500000
data.str : C Programming

在这里，所有的成员都能完好输出，因为同一时间只用了一个成员。

结构体与共用体

结构体变量所占内存长度是其中最大字段大小的整数倍。
共用体变量所占的内存长度等于最长的成员变量的长度。

• 位："位(bit)"是电子计算机中最小的数据单位。每一位的状态只能是0或1。
• 字节： 8个二进制位构成1个"字节(Byte)"，它是存储空间的基本计量单位。1个字节可以储存1个英文字母或者半个汉字，换句话说，1个汉字占据2个字节的存储空间。
• 字："字"由若干个字节构成，字的位数叫做字长，不同档次的机器有不同的字长。例如一台8位机，它的1个字就等于1个字节，字长为8位。如果是一台16位机，那么，它的1个字就由2个字节构成，字长为16位。字是计算机进行数据处理和运算的单位。
  一般的计算机都已经到了64位机 也就是说一个基本单位就是64位，也就是8字节了。这样再综合上面的分析就不难看出，结构体，共用体，位域的定义中，按顺序分配内存，下一个字段所占大小如果超出了上一个字段占的内存单元剩余部分，那么它会重新申请下一个内存单元，而上一个多出部分将空着。