自定义类型联合体

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联合体

联合体类型的声明

像结构体一样，联合体也是由一个或者多个成员构成，这些成员可以不同的类型。

但是编译器只为最大的成员分配足够的内存空间。联合体的特点是所有成员共用同一块内存空间。

所以联合体也叫：共用体

给联合体其中一个成员赋值，其他成员的值也跟着变化

联合体的特点

联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）

我们来看一个代码

#include 
//联合类型的声明
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	//联合变量的定义
	union Un un = { 0 };
	//计算连个变量的⼤⼩
	printf("%d\n", sizeof(un));
	return 0;
}

我们知道char类型是占一个字节,int类型是占4个字节的,按理说联合体的大小应该至少是大于或等于5个字节才对,但是运行结果却恰恰相反

我们再回头看上面的一句话

编译器只为最大的联合体成员分配足够的内存空间,那么这里的最大的成员就应该是int类型

所以联合体的内存大小就是int类型的大小,而char类型就是和int类型共用那4个字节的内存

为了更深入的了解联合体和联合体成员的内存是怎样分配的,我们来看下一段代码

#include 
//联合类型的声明
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	//联合变量的定义
	union Un un = { 0 };
	//计算连个变量的⼤⼩
	printf("%p\n", &un);
	printf("%p\n", &(un.c));
	printf("%p\n", &(un.i));
	return 0;
}

我们发现结果是一模一样的,我们可以推测当int i的第一个字节是属于char c的,所以我们取地址c就是取地址i的第一个字节

而联合体又叫共用体,说明我们只要改变其中任意一个成员,那其他成员也是会受到影响的

联合体也是可以匿名的

union 
{
	char c;
	int i;
}u;

相同成员的结构体和联合体对比

我们再对比一下相同成员的结构体和联合体的内存布局情况

//结构体
struct S
{
	char c;
	int i;
};
struct S s = { 0 };

//联合体
union Un
{
	char c;
	int i;
};
union Un un = { 0 };

联合体大小的计算

联合的大小至少是最大成员的大小

当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍

下面会涉及到内存对齐
可以先看一下我之前写的一篇文章自定义类型结构体(中)

#include 
union Un1
{
	char c[5];//大小5
	int i;//大小4
};
union Un2
{
	short c[7];
	int i;
};
int main()
{
	//下⾯输出的结果是什么？
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));
	return 0;
}

对于un1,char c[5]其实相当于放了5个char类型的变量,每个变量只占一个字节,而int i是占的4个字节,因此最大对齐数的整数倍数应该是4,最后还得浪费3个字节变成8个字节才行

而un2, short c[7]中是相当于放了7个short类型的变量,每个变量是2个字节,而int i是4个字节,所以最大对齐数是4,因此最后需要浪费两个字节将14变成16才可以

使用联合体是可以节省空间的，举例：
比如，我们要搞一个活动，要上线一个礼品兑换单，礼品兑换单中有三种商品：图书、杯子、衬衫。
每一种商品都有：库存量、价格、商品类型和商品类型相关的其他信息

图书：书名、作者、页数
杯子：设计
衬衫：设计、可选颜色、可选尺寸

struct gift_list
{
	//公共属性
	int stock_number;//库存量
	double price; //定价
	int item_type;//商品类型
	//特殊属性
	char title[20];//书名
	char author[20];//作者
	int num_pages;//⻚数
	char design[30];//设计
	int colors;//颜⾊
	int sizes;//尺⼨
};

上述的结构其实设计的很简单，用起来也方便，但是结构的设计中包含了所有礼品的各种属性，这样使得结构体的大小就会偏大，比较浪费内存。

因为对于礼品兑换单中的商品来说，只有部分属性信息是常用的。

联合体的应用

联合体具体是什么时候用呢?
使用联合体时某些成员不会在同一时间使用
我们举个例子

比如：我们需要搞一个活动,需要上限一个礼品兑换单,礼品兑换单重有三种商品:图书 杯子 衬衫

图书的特殊类型:书名,作者,页数
杯子的特殊类型:设计
衬衫的特殊类型:设计,可选颜色,可选尺寸

三个商品共用的信息为库存量 价格 商品类型

struct gift_list
{
	int stock_number;//库存量
	double price; //定价
	int item_type;//商品类型
	union {
		struct
		{
			char title[20];//书名
			char author[20];//作者
			int num_pages;//⻚数
		}book;
		struct
		{
			char design[30];//设计
		}mug;
		struct
		{
			char design[30];//设计
			int colors;//颜⾊
			int sizes;//尺⼨
		}shirt;
	}item;
};

商品是图书，就不需要design、colors、sizes。

当我们需要用到书的信息时,我们只需要用item.book就可以查询,其他的也是类似的

所以我们就可以把公共属性单独写出来，剩余属于各种商品本身的属性使用联合体起来，这样就可以介绍所需的内存空间，一定程度上节省了内存

联合的一个练习

写一个程序，判断当前机器是大端？还是小端？

int check_sys()
{
	union Un
	{
		char c;
		int i;
	}u;
	u.i = 1;
	return u.c;
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
}

因为char c和int i是共用内存的,而且char c是占的第一个字节,所以我们只需要看c最后的值是多少就可以判断编译器是大端存储还是小端存储