C/C++中的联合体

利用union可以用相同的存储空间存储不同型别的数据类型,从而节省内存空间。当访问其内成员时可用"."和"->"来直接访问。

当多个数据需要共享内存或者多个数据每次只取其一时,可以利用联合体(union)。在C Programming Language 一书中对于联合体是这么描述的:

1)联合体是一个结构;

2)它的所有成员相对于基地址的偏移量都为0;

3)此结构空间要大到足够容纳最"宽"的成员;

4)其对齐方式要适合其中所有的成员;

演示代码如下:

#include<iostream>
using namespace std; union U1
{
int n;
char s[11];
double d;
}; union U2
{
int n;
char s[5];
double d;
}; int main()
{
U1 u1;
U2 u2;
cout<<sizeof(u1)<<'\t'<<sizeof(u2)<<endl;
cout<<"u1各数据地址:\n"<<&u1<<'\t'<<&u1.d<<'\t'<<&u1.s<<'\t'<<&u1.n<<endl;
cout<<"u1各数据地址:\n"<<&u2<<'\t'<<&u2.d<<'\t'<<&u2.s<<'\t'<<&u2.n<<endl;
}

上述代码中:

对于U1联合体,s占11字节,n占4字节,d占8字节,因此其至少需1字节的空间。然而其实际大小并不是11,用运算符sizeof测试其大小为16。这是因为这里存在字节对齐的问题,11既不能被4整除,也不能被8整除。因此补充字节到16,这样就符合所有成员的自身对齐了。从这里可以看出联合体所占的空间不仅取决于最宽成员,还跟所有成员有关系,即其大小必须满足两个条件:1)大小足够容纳最宽的成员;2)大小能被其包含的所有基本数据类型的大小所整除。

对于U2联合体,同理知道,用运算符sizeof测试其大小为8。

具体运行结果如下:



从结果图中还可以发现,联合体中的各数据的存储地址都是相同的。

上面提到了联合体中的数据是共享相同的存储空间。下面再研究具体每种类型数值都存储在哪里?

#include<iostream>
using namespace std; union U
{
unsigned int n;
unsigned char s[4];
}; int main()
{
U u;
u.n = 0xf1f2f3f4;
cout<<hex<<u.n<<'\t'<<&u.n<<endl;
cout<<hex<<(int)u.s[0]<<'\t'<<(void*)&u.s[0]<<endl;
cout<<hex<<(int)u.s[1]<<'\t'<<(void*)&u.s[1]<<endl;
cout<<hex<<(int)u.s[2]<<'\t'<<(void*)&u.s[2]<<endl;
cout<<hex<<(int)u.s[3]<<'\t'<<(void*)&u.s[3]<<endl;
}

上述代码中,联合体U中,n占4字节,s[4]也占4字节。故联合体共占4字节。

程序输出如下:

这说明,内存中数据低位字节存入低地址,高位字节存入高地址,而数据的地址采用它的低地址来表示。

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