C语言 超详细 零基础入门 结构体数组 结构体指针 数据结构-CSDN博客
6、共用体类型(union)
6.1 共用体概述
有时需要一种数据结构，不同的场合表示不同的数据类型。比如，如果只用一种数据结构表示学生的"成绩"，这种结构就需要有时是整数（80、90），有时是字符（'A'、'B'），又有时是浮点数（80.5、60.5）。
**C 语言提供了共用体类型(Union 结构)，用来自定义可以灵活变更的数据结构。**它内部可以包含各种属性，但同一时间只能有一个属性，因为所有属性都保存在同一个内存地址，后面写入的属性会覆盖前面的属性。这样做的最大好处是节省内存空间。
"共用体"与"结构体"的定义形式相似，但它们的含义是不同的。
- 结构体变量所占内存长度是各成员占的内存长度之和；每个成员分别占有其自己的内存单元。
- 共用体变量所占的内存长度等于最长的成员的长度；几个成员共用一个内存区。
6.2 声明共用体
格式：
union 共用体类型名称{
数据类型 成员名1;
数据类型 成员名2;
...
数据类型 成员名n;
};
举例：
union Data {
short m;
float x;
char c;
};
上例中， union 命令定义了一个包含三个属性的数据类型 Data。虽然包含三个属性，但是同一时间只能取到一个属性。最后赋值的属性，就是可以取到值的那个属性。
6.3 声明共用体变量
方式1：先定义共用体类型，再定义共用体变量
union Data {
short m;
float x;
char c;
};
//声明共用体变量
union Data a, b;
方式2：定义共用体类型的同时定义共用体变量
union Data {
short m;
float x;
char c;
} a, b;
方式3：直接定义共用体类型变量
union {
short m;
float x;
char c;
} a, b;
以共用体变量a为例，它由3个成员组成，分别是m、x和c，编译时，系统会按照最长的成员为它分配内存，由于成员x的长度最长，它占4个字节，所以共用体变量a的内存空间也为4个字节。
union {
short m;
float x;
char c;
} a, b;
int main(){
printf("%d\n",sizeof(a)); //4
return 0;
}
6.4 调用共同体变量的成员
正确的方式
方式1：
union Data a;
a.c = 4;
方式2：声明共同体变量的同时，给任一成员赋值
union Data a = {.c = 4};
方式3：声明共同体变量的同时，给首成员赋值
union Data a = {8};
注意，方式3不指定成员名，所以只能为第一个成员进行赋值。
错误的方式
union Data a = {1,1.5,'a'}; //错误的
后续操作
执行完上面的代码以后， 另外取其它属性取不到值。
int main() {
union Data a = {.c = 4};
printf("c is %i\n", a.c); // c is 4
printf("x is %f\n", a.x); // 未定义，x is 0.000000
}
如果要让 a.x属性可以取到值，就要先为它赋值。
int main() {
union Data a = {.c = 4};
printf("c is %i\n", a.c); // c is 4
printf("x is %f\n", a.x); // 未定义，x is 0.000000
a.x = 0.5;
printf("x is %f\n", a.x); // x is 0.500000
printf("c is %i\n", a.c); // c is 0
}
一旦为其他属性赋值，原先可以取到值的 a.c 属性就不再有效了。除了这一点，Union 结构的其他用法与 Struct 结构，基本上是一致的。
6.5 ->操作符
Union 结构也支持指针运算符 -> 。
union evaluation { //评价
int score;
float grade;
char level;
};
int main() {
union evaluation e;
e.score = 85;
union evaluation *p;
p = &e;
printf("%d\n", p->score); // 85
return 0;
}
上例中， p 是 e 的指针，那么 p->score等同于 e.score。
了解：Union指针与它的属性有关，当前哪个属性能够取到值，它的指针就是对应的数据类型。
union foo {
int a;
float b;
} x;
int main() {
x.a = 12;
int *p1 = (int *) &x;
printf("%d\n", x.a); // 12
printf("%d\n", *p1); // 12
x.b = 3.141592;
float *p2 = (float *) &x;
printf("%f\n", x.b); // 3.141592
printf("%f\n", *p2); // 3.141592
return 0;
}
上例中， &x 是 foo 结构的指针，它的数据类型完全由当前赋值的属性决定。
6.6 补充说明
-
不能对共用体变量名赋值，也不能企图引用变量名来得到一个值。只能引用共用体变量中的成员。
-
C99允许同类型的共用体变量互相赋值。
a.i //引用共用体变量中的整型变量i
a.ch //引用共用体变量中的字符变量ch
a.f //引用共用体变量中的实型变量fprintf("%d",a); //错误的
printf("%d",a.i); //正确的
-
C99允许用共用体变量作为函数参数。
b = a; //a和b是同类型的共用体变量，合法
-
共用体类型可以出现在结构体类型定义中，也可以定义共用体数组。反之，结构体也可以出现在共用体类型定义中，数组也可以作为共用体的成员。
6.7 练习
现有一张关于学生信息和教师信息的表格。
学生信息包括姓名、编号、性别、职业、分数；
教师的信息包括姓名、编号、性别、职业、教学科目。
请看下面的表格，请使用共用体编程完成。
|----------|--------|------------|----------------|------------------|
| name | id | gender | profession | score/course |
| 孙悟空 | 12345 | 男(m) | 学生(s) | 89.5 |
| 菩提祖师 | 1001 | 男(m) | 老师(t) | math |
| 孙尚香 | 54321 | 女(f) | 学生(s) | 92.0 |
| 诸葛亮 | 34567 | 男(m) | 老师(t) | english |
#define TOTAL 2 //人员总数
struct Person {
char name[20];
int id;
char gender; //性别 m->男 f->女
char profession;//职业 s->学生 t->老师
union {
float score;
char course[20];
} sc; //sc 是一个共用体变量
};
int main() {
int i;
struct Person persons[TOTAL]; //定义一个结构体数组
//输入人员信息
for (i = 0; i < TOTAL; i++) {
printf("Input info: ");
scanf("%s %d %c %c", persons[i].name, &(persons[i].id), &(persons[i].gender), &(persons[i].profession));
if (persons[i].profession == 's') { //如果是学生
printf("请输入学生成绩：");
scanf("%f", &persons[i].sc.score);
} else { //如果是老师
printf("请输入老师课程：");
scanf("%s", persons[i].sc.course);
}
}
//输出人员信息
printf("\nName\tid\tgender\tProfession\tScore/Course\n");
for (i = 0; i < TOTAL; i++) {
if (persons[i].profession == 's') { //如果是学生
printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%f\n", persons[i].name,
persons[i].id, persons[i].gender, persons[i].profession, persons[i].sc.score);
} else { //如果是老师
printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%s\n", persons[i].name,
persons[i].id, persons[i].gender, persons[i].profession, persons[i].sc.course);
}
}
return 0;
}
7、typedef 的使用(熟悉)
7.1 为什么使用typedef
C语言允许为一个数据类型起一个新的别名，就像给人起"绰号"一样。
起别名的目的不是为了提高程序运行效率，而是为了编码方便。例如，有一个结构体的名字是 student，定义一个结构体变量stu1，代码如下：
struct student stu1;
struct 看起来就是多余的，但不写又会报错。如果为 struct student起了一个别名 Student，书写起来就简单了：
Student stu1;
这种写法更加简练，意义也非常明确，不管是在标准头文件中还是以后的编程实践中，都会大量使用这种别名。
7.2 使用格式
用typedef声明数组类型、指针类型，结构体类型、共用体类型等，使得编程更加方便。
1、为某个基本类型起别名
typedef 命令用来为某个类型起别名
typedef 类型名 别名;
习惯上，常把用typedef声明的类型名的第1个字母用大写表示，以便与系统提供的标准类型标识符相区别。
举例：
typedef int Integer; //用Integer作为int类型别名，作用与int相同
Integer a, b;
a = 1;
b = 2;
Integer a, b;等同于int a, b;。
举例：
typedef unsigned char Byte; //为类型 unsign char 起别名 Byte
Byte c = 'z';
注意：使用 typedef 可以为基本类型一次起多个别名。
typedef int chocolate, doughnut, mushroom; //一次性为 int 类型起了三个别名
2、为结构体、共用体起别名
为 struct、union等命令定义的复杂数据结构创建别名，从而便于引用。
struct treenode {
// ...
};
typedef struct treenode* Tree; //Tree 为 struct treenode* 的别名
typedef 也可以与 struct 定义数据类型的命令写在一起。
typedef struct animal {
char* name;
int legs;
int speed;
} Animal;
上例中，自定义数据类型时，同时使用 typedef 命令，为 struct animal 起了一个别名 Animal 。
这种情况下，C 语言允许省略 struct 命令后面的类型名。
typedef struct {
char* name;
int legs;
int speed;
} Animal;
上例相当于为一个匿名的数据类型起了别名 Animal 。进而：
//使用typedef之前
struct animal dog;
//使用typedef之后
Animal dog;
再举例：typedef 命令可以为 union 数据类型起别名。
typedef union {
short count;
float weight;
float volume;
} quantity;
上例中， union 命令定义了一个包含三个属性的数据类型， typedef 命令为它起别名为quantity 。
3、为指针起别名
typedef 可以为指针起别名。
typedef int* intptr;
int a = 10;
intptr x = &a;
上例中， intptr 是 int* 的别名。不过，使用的时候要小心，这样不容易看出来，变量 x 是一个指针类型。
再举例：
typedef char* String;
char * str1 = "hello"; //之前的写法
String str2 = "hello"; //现在的写法
为字符指针起别名为 String，以后使用 String声明变量时，就可以轻易辨别该变量是字符串。
4、为数组类型起别名
typedef 也可以用来为数组类型起别名。
//举例1
typedef int five_ints[5];
five_ints x = {11, 22, 33, 44, 55};
//举例2
typedef int Num[100]; //声明Num为整型数组类型名
Num a; //定义a为整型数组名，它有100个元素
上例中， five_ints 是一个数组类型。我们把原有的int [5]看做是数组的类型。
举例：指针数组
typedef int (*PTR_TO_ARR)[4];
表示 PTR_TO_ARR 是类型int * [4]的别名，它是一个二维数组指针类型。接着可以使用 PTR_TO_ARR 定义二维数组指针：
PTR_TO_ARR p1, p2;
5、为函数起别名
typedef 为函数起别名的写法如下
typedef signed char (*fp)(void);
类型别名 fp 是一个指针，代表函数 signed char (*)(void) 。
再举例：
typedef int (*PTR_TO_FUNC)(int, int);
PTR_TO_FUNC pfunc;
7.3 举 例
#include <stdio.h>
int add(int a, int b) {
int sum = a + b;
return sum;
}
char str[3][30] = {"尚硅谷教育", "www.atguigu.com", "010-56253825"};
typedef int(*PTR_FUNC)(int,int);
typedef char (*PTR_ARR)[30];
int main() {
//使用函数指针
int (*add_ptr)(int,int);
add_ptr = &add;
int sum = (*add_ptr)(10,20);
printf("sum = %d\n",sum);
//使用数组指针
char (*arr_ptr)[30]; //arr_ptr是一个指针，指向30个元素构成的char型数组
arr_ptr = str; //将str[0]的首地址赋给ptr_arr指针
for(int i = 0;i < 3;i++){
printf("str[%d]=%s\n",i,*(arr_ptr + i));
}
//使用typedef之后：
//调用函数
PTR_FUNC ptr_add = &add;
int sum1 = (*ptr_add)(10,20);
printf("sum1 = %d\n",sum1);
//调用数组
PTR_ARR ptr_arr = str;
for(int i = 0;i < 3;i++){
printf("str[%d]=%s\n",i,*(ptr_arr + i));
}
return 0;
}
7.4 小 结
(1) typedef的方法实际上是为特定的类型指定了一个同义字(synonyms)。
(2) 用typedef只是对已经存在的类型指定一个新的类型名，而没有创造新的类型。
(3) typedef与#define是不同的。#define是在预编译时处理的，它只能作简单的字符串替换，而typedef是在编译阶段处理的，且并非简单的字符串替换。
(4) 当不同源文件中用到同一类型数据（尤其是像数组、指针、结构体、共用体等类型数据）时，常用typedef 声明这些同一的数据类型。
技巧：可以把所有的typedef名称声明单独放在一个头文件中，然后在需要用到它们的文件中用#include指令把它们包含到文件中。这样编程者就不需要在各文件中自己定义typedef名称了。
(5) 使用typedef名称有利于程序的通用与移植。有时程序会依赖于硬件特性，用typedef类型就便于移植。
某一个值在不同计算机上的类型，可能是不一样的。
int i = 100000;
上面代码在32位整数的计算机没有问题，但是在16位整数的计算机就会出错。C 语言的解决办法，就是提供了类型别名，在不同计算机上会解释成不同类型，比如 int32_t 。
int32_t i = 100000;
上例将变量 i 声明成 int32_t 类型，保证它在不同计算机上都是32位宽度，移植代码时就不会出错。
这一类的类型别名都是用 typedef 定义的。下面是类似的例子。
typedef long int ptrdiff_t;
typedef unsigned long int size_t;
typedef int wchar_t;
这些整数类型别名都放在头文件 stdint.h ，不同架构的计算机只需修改这个头文件即可，而无需修改代码。
7.5 应用场景
场景1：
在考研中， typedef主要用在结构体的定义过程中，如二叉树结点的结构体定义，其他地方几乎不用。新定义的结构体若没有名字，则用typedef 给它起个名字是有必要的。
场景2：
对于已有的数据类型，如int、float等已经有了简洁的名字，还有必要给它起个新名字吗？有必要，但不是在考研数据结构中。举个例子：
在一个大工程中，对于其中的一个变量，在整个工程中都已经用int 型定义过了，但是工程如果要求修改，将所有int 型换成long型，如果事先给int型起个新名字为ElemType，则在整个工程中凡是类似于int x;的语句都写成ElemType x; ，此时只需将typedef int ElemType这一句中的int 换成long 即可实现全局的数据类型替换，这就是typedef 的意义所在。（上述这些对考研答卷的实际意义并不大。）
typedef int ElemType;
ElemType i1, i2, i3;
上例中，变量 i1 、 i2 、 i3 的类型都是 int。如果以后需要为它们改类型，只需要修改typedef 语句即可。
typedef long ElemType;
上面命令将变量 i1 、 i2 、 i3 的类型都改为 long。
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听说 三连能够给人 带来好运！更有可能年入百w，进入大厂，上岸
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