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共用體的用法(轉載只是為了查閱方便,若侵權立刪)

在C語言中,還有另外一種和結構體非常類似的語法,叫做共用體(Union),它的定義格式為:

union 共用體名{
    成員列表
};

共用體有時也被稱為聯合或者聯合體,這也是 Union 這個單詞的本意。

結構體和共用體的區別在於:結構體的各個成員會佔用不同的記憶體,互相之間沒有影響;而共用體的所有成員佔用同一段記憶體,修改一個成員會影響其餘所有成員。

結構體佔用的記憶體大於等於所有成員佔用的記憶體的總和(成員之間可能會存在縫隙),共用體佔用的記憶體等於最長的成員佔用的記憶體。共用體使用了記憶體覆蓋技術,同一時刻只能儲存一個成員的值,如果對新的成員賦值,就會把原來成員的值覆蓋掉。

共用體也是一種自定義型別,可以通過它來建立變數,例如:

?

1

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3

4

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6

union data{

 int n;

 char ch;

 double f;

};

union data a, b, c;

上面是先定義共用體,再建立變數,也可以在定義共用體的同時建立變數:

?

1

2

3

4

5

union data{

 int n;

 char ch;

 double f;

} a, b, c;

如果不再定義新的變數,也可以將共用體的名字省略:

?

1

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3

4

5

union data{

 int n;

 char ch;

 double f;

} a, b, c;

共用體 data 中,成員 f 佔用的記憶體最多,為 8 個位元組,所以 data 型別的變數(也就是 a、b、c)也佔用 8 個位元組的記憶體,請看下面的演示:

?

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20

#include <stdio.h>

union data{

 int n;

 char ch;

 short m;

};

int main(){

 union data a;

 printf("%d, %d\n", sizeof(a), sizeof(union data) );

 a.n = 0x40;

 printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);

 a.ch = '9';

 printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);

 a.m = 0x2059;

 printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);

 a.n = 0x3E25AD54;

 printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);

  

 return 0;

}

執行結果:

4, 4
40, @, 40
39, 9, 39
2059, Y, 2059
3E25AD54, T, AD54

這段程式碼不但驗證了共用體的長度,還說明共用體成員之間會相互影響,修改一個成員的值會影響其他成員。

要想理解上面的輸出結果,弄清成員之間究竟是如何相互影響的,就得了解各個成員在記憶體中的分佈。以上面的 data 為例,各個成員在記憶體中的分佈如下:

成員 n、ch、m 在記憶體中“對齊”到一頭,對 ch 賦值修改的是前一個位元組,對 m 賦值修改的是前兩個位元組,對 n 賦值修改的是全部位元組。也就是說,ch、m 會影響到 n 的一部分資料,而 n 會影響到 ch、m 的全部資料。

上圖是在絕大多數 PC 機上的記憶體分佈情況,如果是 51 微控制器,情況就會有所不同:

為什麼不同的機器會有不同的分佈情況呢?這跟機器的儲存模式有關,我們將在VIP教程《大端小端以及判別方式》一節中展開探討。

共用體的應用

共用體在一般的程式設計中應用較少,在微控制器中應用較多。對於 PC 機,經常使用到的一個例項是: 現有一張關於學生資訊和教師資訊的表格。學生資訊包括姓名、編號、性別、職業、分數,教師的資訊包括姓名、編號、性別、職業、教學科目。請看下面的表格:

 

Name

Num

Sex

Profession

Score / Course

HanXiaoXiao

501

f

s

89.5

YanWeiMin

1011

m

t

math

LiuZhenTao

109

f

t

English

ZhaoFeiYan

982

m

s

95.0

 

f 和 m 分別表示女性和男性,s 表示學生,t 表示教師。可以看出,學生和教師所包含的資料是不同的。現在要求把這些資訊放在同一個表格中,並設計程式輸入人員資訊然後輸出。

如果把每個人的資訊都看作一個結構體變數的話,那麼教師和學生的前 4 個成員變數是一樣的,第 5 個成員變數可能是 score 或者 course。當第 4 個成員變數的值是 s 的時候,第 5 個成員變數就是 score;當第 4 個成員變數的值是 t 的時候,第 5 個成員變數就是 course。

經過上面的分析,我們可以設計一個包含共用體的結構體,請看下面的程式碼:

?

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#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define TOTAL 4 //人員總數

struct{

 char name[20];

 int num;

 char sex;

 char profession;

 union{

  float score;

  char course[20];

 } sc;

} bodys[TOTAL];

int main(){

 int i;

 //輸入人員資訊

 for(i=0; i<TOTAL; i++){

  printf("Input info: ");

  scanf("%s %d %c %c", bodys[i].name, &(bodys[i].num), &(bodys[i].sex), &(bodys[i].profession));

  if(bodys[i].profession == 's'){ //如果是學生

   scanf("%f", &bodys[i].sc.score);

  }else{ //如果是老師

   scanf("%s", bodys[i].sc.course);

  }

  fflush(stdin);

 }

 //輸出人員資訊

 printf("\nName\t\tNum\tSex\tProfession\tScore / Course\n");

 for(i=0; i<TOTAL; i++){

  if(bodys[i].profession == 's'){ //如果是學生

   printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%f\n", bodys[i].name, bodys[i].num, bodys[i].sex, bodys[i].profession, bodys[i].sc.score);

  }else{ //如果是老師

   printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%s\n", bodys[i].name, bodys[i].num, bodys[i].sex, bodys[i].profession, bodys[i].sc.course);

  }

 }

 return 0;

}

執行結果:

Input info: HanXiaoXiao 501 f s 89.5↙
Input info: YanWeiMin 1011 m t math↙
Input info: LiuZhenTao 109 f t English↙
Input info: ZhaoFeiYan 982 m s 95.0↙

Name                Num       Sex     Profession       Score / Course
HanXiaoXiao     501         f               s                   89.500000
YanWeiMin       1011       m              t                    math
LiuZhenTao      109         f                t                    English
ZhaoFeiYan      982        m              s                   95.000000