C语言的联合体详解 | 深入理解共用体用法

## 干货分享 | C语言的联合体

## 前言

在C语言中，联合体是一种特殊的复合数据类型，它允许多个不同类型的数据成员共享同一块内存空间。这在某些情况下非常有用，例如当我们需要在有限的内存空间中存储不同类型的数据时。

## 联合体简介

联合体与结构体非常相似，但有一个关键区别：**联合体的所有成员共享同一块内存空间。** 这意味着，在任何时刻，只能访问联合体的一个成员。

联合体的语法如下：

```c
union union_name {
    data_type member1;
    data_type member2;
    ...
    data_type membern;
};

其中，union_name 是联合体的名称，data_type 是成员的数据类型，member1 到 membern 是联合体的成员。

内存布局

联合体的所有成员共享同一块内存空间，这意味着它们的内存布局非常紧凑。成员在内存中的顺序由编译器决定，并且可能因编译器和平台而异。

例如，考虑以下联合体：

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

在大多数情况下，编译器会将联合体成员按如下顺序排列：

+----------------+
| char str[20] |
+----------------+
| float f       |
+----------------+
| int i         |
+----------------+

其中，str 数组占据了联合体中最前面的 20 个字节，f 占据了接下来的 4 个字节，而 i 占据了最后的 4 个字节。

位段

位段是联合体中的一种特殊成员类型，它允许我们指定成员占用内存中的位数。位段对于在有限的内存空间中存储标志或其他小数据非常有用。

位段的语法如下：

union union_name {
    data_type : bit_width;
};

其中，data_type 是位段的数据类型，bit_width 是位段占用的位数。

例如，以下联合体包含一个占用 2 位的位段：

union flags {
    unsigned int : 2;
};

这个位段可以用来存储两个标志，每个标志占用 1 位。

联合体用法

联合体在以下情况下非常有用：

• 节省内存空间： 联合体可以存储不同类型的数据，而无需分配额外的内存空间。这在内存受限的系统中非常重要。
• 实现不同的数据视图： 联合体可以提供对同一块内存的不同视图，这在处理不同数据格式或协议时非常有用。
• 节省时间： 联合体可以避免在不同的数据类型之间进行显式转换，这可以节省时间和精力。

结论

联合体是一种强大的数据类型，可以用于节省内存空间、实现不同的数据视图和节省时间。然而，了解联合体的内存布局和使用位段的正确方法至关重要，以避免意外的行为和数据损坏。