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C语言自定义类型：联合体

news 2025/5/16 9:51:48

前言

前面我讲到C语言中的自定义结构——结构体，其实C语言中的自定义结构不只有结构体，还有枚举和联合体，我们今天就来学习一下这两个C语言中的自定义类型的其中一个——联合体；话不多说，正文开始：

一、联合体

1.1 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。

这是什么意思呢？

union Un 
{char c;int i;
};int main()
{union Un un = { 0 };printf("%zd\n", sizeof(un));return 0;
}

大家可以猜猜这个结构体是多大字节的：

在这里插入图片描述
为啥是4呢？

1.2 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）。

union Un 
{char c;int i;
};int main()
{//联合变量的定义union Un un = { 0 };printf("%zd\n", sizeof(un));// 下⾯输出的结果是⼀样的吗？printf("%p\n", &un);printf("%p\n", &(un.i));printf("%p\n", &(un.c));return 0;
}

在这里插入图片描述
他们的地址一样？到这我们就不难理解联合体的共用空间是什么意思了：

那也就是说两个成员不能同时使用，如果同时使用，会互相干扰，我们来验证一下：

union Un
{char c;int i;
};int main()
{union Un un = { 0 };un.i = 0x11223344;un.c = 0x55;printf("%x ", un.i);return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
代码1输出的三个地址⼀模⼀样，代码2的输出，我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。我们仔细分析就可以画出，un的内存布局图。

在这里插入图片描述

1.3 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。

在这里插入图片描述

1.4 联合体大小的计算

通过刚刚的例子，我们对联合体的大小有了初步的认识，联合体的大小是最大成员的大小？
我们来看看下面的例子：

union Un
{char c[5];int i;
};int main()
{union Un un = { 0 };printf("%zd\n", sizeof(un));return 0;
}

这个结果是否是5，我们来看看结果：
在这里插入图片描述
结果与我们想的并不一样，那联合体的大小到底如何计算，我们往下看：

• 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⻬数的整数倍的时候，就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍

char [5]的类型是char，所以他的对齐数就是1，int i的对齐数就是4，所以联合体的大小必须是4的倍数，最小是5，所以结果为8；

来点练习：

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

结果可以在评论区打出

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、⻚数
杯⼦：设计
衬衫：设计、可选颜⾊、可选尺⼨

那我们不耐⼼思考，直接写出⼀下结构

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。⽐如：
商品是图书，就不需要design、colors、sizes。

在这里插入图片描述

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。

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;
};

1.5 联合体的⼀个练习

写⼀个程序，判断当前机器是⼤端？还是⼩端？

在这里插入图片描述
这里我们利用联合体共用空间的特点，我们创建一个联合体，里面放一个int类型和char类型，我们赋值个int类型1，然后返回char如果是1则是小端，0则是大端；

int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i = 1;return un.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端
}

这个代码两个字形容：优雅；
我们可以验证一下：

int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i = 1;return un.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端
}int main()
{if (check_sys() == 1)printf("小端");elseprintf("大端");return 0;
}