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：

 

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1. #include<iostream>  
2. using namespace std;  
3.   
4. union U1  
5. {  
6.     int n;  
7.     char s[11];  
8.     double d;  
9. };  
10.   
11. union U2  
12. {  
13.     int n;  
14.     char s[5];  
15.     double d;  
16. };  
17.   
18. int main()  
19. {  
20.     U1 u1;  
21.     U2 u2;  
22.     cout<<sizeof(u1)<<'\t'<<sizeof(u2)<<endl;  
23.     cout<<"u1各数据地址:\n"<<&u1<<'\t'<<&u1.d<<'\t'<<&u1.s<<'\t'<<&u1.n<<endl;  
24.     cout<<"u1各数据地址:\n"<<&u2<<'\t'<<&u2.d<<'\t'<<&u2.s<<'\t'<<&u2.n<<endl;  
25. }  

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？

 

[cpp] view plaincopyprint?

1. #include<iostream>  
2. using namespace std;  
3.   
4. union U  
5. {  
6.     unsigned int n;  
7.     unsigned char s[4];  
8. };  
9.   
10. int main()  
11. {  
12.     U u;  
13.     u.n = 0xf1f2f3f4;  
14.     cout<<hex<<u.n<<'\t'<<&u.n<<endl;  
15.     cout<<hex<<(int)u.s[0]<<'\t'<<(void*)&u.s[0]<<endl;  
16.     cout<<hex<<(int)u.s[1]<<'\t'<<(void*)&u.s[1]<<endl;  
17.     cout<<hex<<(int)u.s[2]<<'\t'<<(void*)&u.s[2]<<endl;  
18.     cout<<hex<<(int)u.s[3]<<'\t'<<(void*)&u.s[3]<<endl;  
19. }  

 

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。