C语言---共用体

在C语言中,共用体(Union),也称为联合体,是一种特殊的数据类型,允许在相同的内存位置存储不同的数据类型。

1. 定义与语法

共用体的定义方式与结构体(struct)类似,使用 union 关键字:

bash 复制代码
// 先定义模板,再声明变量
union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

// 定义模板的同时声明变量
union Data {
    int i;
    float f;
} data1, data2;

// 使用 typedef 起别名
typedef union {
    int i;
    float f;
} Value;

Value v1; // 直接使用别名声明

2. 调用与访问方式

2.1、 访问成员(使用点运算符 .)

这是最直接的访问方式,用于普通的共用体变量。

2.2、通过指针访问(使用箭头运算符 ->)

当使用指向共用体的指针时,必须使用 ->。

bash 复制代码
union Data data;
union Data *ptr = &data;

ptr->i = 100;     // 等价于 (*ptr).i = 100;
printf("%d", ptr->i);

2.3、初始化方式

共用体在初始化时,通常只能初始化它的第一个成员。

bash 复制代码
union Data data = {10}; // 正确:初始化了第一个成员 i
// union Data data = {10, 2.5}; // 错误:共用体不能同时初始化多个成员

在 C99 标准中,可以使用"指定初始化器"来初始化特定成员:

bash 复制代码
union Data data = {.f = 1.23f}; 

3. 核心特点

共享内存:共用体中的所有成员都从同一个内存地址开始存储。

内存占用:共用体占用的内存大小等于其最大成员的大小(有时需要考虑内存对齐)。

互斥使用:在同一时刻,只能存储和使用其中一个成员的值。给一个新成员赋值会覆盖掉之前成员的值。

4. 共用体 vs 结构体

特性 结构体 (struct) 共用体 (union)
内存分配 每个成员都有独立的内存空间 所有成员共享同一块内存空间
总大小 所有成员大小之和(含对齐) 最大成员的大小(含对齐)
成员访问 可同时访问所有成员 同一时间只能有效访问一个成员

5. 代码示例

bash 复制代码
#include <stdio.h>
#include <string.h>

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main() {
    union Data data;

    printf("Memory size occupied by data: %lu\n", sizeof(data));

    data.i = 10;
    printf("data.i: %d\n", data.i);

    data.f = 220.5;
    printf("data.f: %f\n", data.f);

    strcpy(data.str, "C Programming");
    printf("data.str: %s\n", data.str);

    // 此时访问 i 和 f 会得到错误的结果,因为内存已被 str 覆盖
    printf("data.i after str: %d\n", data.i);

    return 0;
}

6. 主要应用场景

节省内存:当程序中有多个变量但它们不会同时被使用时。

硬件寄存器访问:在嵌入式开发中,常用于将一个长字(word)拆分为多个字节(byte)进行访问。

类型转换(Type Punning):通过共用体观察同一段二进制数据的不同解释方式(例如查看浮点数的位模式)。

相关推荐
晨曦夜月7 小时前
进程的五大状态及特殊进程解析
linux·服务器·算法
qq_589568107 小时前
java基础学习,案例练习,即时通讯
java·开发语言·学习
吟安安安安7 小时前
适合短期冲刺的学习工作流(针对算法)
学习·算法
科研前沿7 小时前
什么是时空融合技术?
大数据·人工智能·数码相机·算法·重构·空间计算
weixin_421725268 小时前
C语言常用字符串函数:长度、比较、拼接和查找
c语言·字符串函数·查找·比较·长度
DevilSeagull8 小时前
Windows 批处理 (Batch) 编程: 从入门到入土. (一) 基础概念与环境配置
开发语言·windows·后端·batch·语言
AI科技星8 小时前
全域数学本源公理:0、1、∞ 三者核心关系 (典籍定稿版)
人工智能·算法·数学建模·数据挖掘·量子计算
AI科技星8 小时前
全域数学·第卷:场计算机卷(场空间计算机)【乖乖数学】
java·开发语言·人工智能·算法·机器学习·数学建模·数据挖掘
Deepoch8 小时前
数学模型驱动:Deepoc 低幻觉数学大模型助力发动机全周期智能优化
人工智能·算法·机器学习·deepoc·数学大模型·低幻觉
charlie1145141918 小时前
嵌入式C++实践开发第21篇(单片机实践):按钮输入 —— 硬件原理、消抖与HAL API
开发语言·c++·单片机