联合体union的详解

1.概述

联合体union的定义方式与结构体一样，但是二者有根本区别。

在结构中各成员有各自的内存空间，一个结构变量的总长度是各成员长度之和。而在“联合”中，各成员共享一段内存空间，一个联合变量的长度等于各成员中最长的长度。

2.联合体长度

在The C Programming Language里面讲述union内存分配的原话是

1）联合体就是一个结构

2）联合体的所有成员相对于基地址的偏移量为0

3）此结构空间要大到总够容纳最“宽”的成员

4）并且，其对齐方式要适合于联合体中所有类型的成员

我的理解可以概括为两点：

1）联合体的结构空间要足够大，要等于最长的一个结构变量的空间，但是这个最长的空间要满足以下条件：

1.要大于等于最长的一个结构变量的空间

2.并且要能够整除其他结构变量的数据长度，即联合体空间对其他成员的元类型要能够整除（int a[5]，其元类型为int，元类型长度为4），实际上就是要取一个元类型的最小公倍数。

这儿举例来说

union
{
    float   fuel_load;
    char a[];
    int   pallets;
}fighter; 

这个结构体中，各个结构变量的空间分别为float   fuel_load; 占4个字节，char a[5];占5个字节，int pallets;占4个字节。通过“3）此结构空间要大到总够容纳最“宽”的成员”这句话，我们可以认为是结构体的空间为5个字节即可，但是“其对齐方式要适合于联合体中所有类型的成员”没有满足，对于这个问题，通过上面红色字体部分可以解决。，因此联合体空间为8.8可以整除 4（float、int长度）和1（char的长度），并且8大于数组5.

再举一个例子有助于大家理解。

struct   aircraft
{
int   wingspan;
int   passengers;
union
{
float   fuel_load;
float   bomb_load;
int   pallets;
};
}fighter; 

sizeof（fighter） 是12 。int   wingspan; int   passengers;两个int型 8个字节。union中 3个都是4个字节，因此union长度为4个字节。

3.内存分配

一句话：联合体变量的各个成员都是从低字节开始公用的。即：所有的成员都是从低字节开始的。

我们先为整个union分配一个空间，这个空间大小就是上面（2）内存分配中所讲述的。

union {
      int i;
      char x[];
}a;
int main(void)
{
   a.x[] = ;
   a.x[] = ;
   printf("%d\n",a.i);
   return ;
}

其内存如下图所示。a.x[0] 处于低字节，x[1]高字节。当调用i这个成员变量的时候，其开始地址仍然是从起始地址开始，数4个字节输出。因此为 256 + 10 = 266

（改低地址处：0000 1010）

程序附上：

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#if 0
typedef union data{
     float a;
     float b;
     int c;
}data_t;
int main(int argc ,char **argv)
{

     printf("sizeof(float):%d\nsizeof(data_t):%d\n",sizeof(float),sizeof(data_t));
     return ;

}
#endif
typedef union data{
     int i;
     char x[];
}data_t;
int main(int argc ,char **argv)
{

        data_t datab;
     memset(&datab,,sizeof(datab));
     datab.x[] = ;
     datab.x[] = ;

        printf("sizeof(float):%d\nsizeof(int):%d\n",sizeof(float),sizeof(int));
     printf("datab.i :%d\n",datab.i);
     return ;

}

4.附录 各个数据类型的长度

type bytes

int  4

char 1

short int 2

bool 1

long 4

long long 8

float 4

double 8

long double 8

补充1：

解决一下捧场网友的困惑。

关于“有名”与“无名”联合体在结构体内所占空间的问题，其实这和是不是结构体无关，只和“有名”、“无名”有关，而且有名无名也是表象，其实是声明类型与定义变量的区别，看例子，直接打印，

#include <stdio.h>
struct s1{
        union u{
                int i;
        };
        struct ss1{
                int i;
        };
};

struct s2{
        union{
                int i;
        };
        struct{
                int i;
        };
};

struct s3{//the same to s2
        union su3{
                int i;
        }su33;
        struct ss3{
                int i;
        }ss33;
};

union su4{
        int i;
};
struct ss4{
        int i;
};
struct s4{//the same to s3
        union su4 su44;
        struct ss4 ss44;
};
struct s5{//the same to s1
        union su4;
        struct ss4;
};

struct s6{//the same to s1
        union{
                int;
        };
        struct{
                int;
        };
};

main(){
        struct s1 sVal1;
        struct s2 sVal2;
        struct s3 sVal3;
        struct s4 sVal4;
        struct s5 sVal5;
        struct s6 sVal6;

        printf("sVal1's size:%d\n",sizeof(sVal1));
        printf("sVal1:%p\t%d\n",&sVal1);

        printf("sVal2's size:%d\n",sizeof(sVal2));
        printf("sVal2:%p\t%d\n",&sVal2);

        printf("sVal3's size:%d\n",sizeof(sVal3));
        printf("sVal3:%p\t%d\n",&sVal3);

        printf("sVal4's size:%d\n",sizeof(sVal4));
        printf("sVal4:%p\t%d\n",&sVal4);

        printf("sVal5's size:%d\n",sizeof(sVal5));
        printf("sVal5:%p\t%d\n",&sVal5);

        printf("sVal5's size:%d\n",sizeof(sVal5));
        printf("sVal5:%p\t%d\n",&sVal5);
}

地址供参考，主要看size，分别为：

0，8，8，8，0，0

s1只有类型，没有变量，没有变量自然就没有空间占用（s5同)。

类型就是类型，和是不是结构体、联合体无关的，你的“int i;”中i不就是个变量吗？如果换成int;结果相同（这就是s6）。

s4和s5的做法能帮助排除干扰，将子结构体与联合体声明在外，内部直接引用，4是定义了变量，5什么都没做。

另外，这种做法编译的时候GCC会给你在相应的行做出提示“union_with_name.c:49: 警告：没有声明任何东西”