联合体(共用体)详解

1. 联合体（共用体）

联合体也是一种特殊的自定义类型

1.1 联合类型的定义

那联合体要怎么定义呢？

与结构体一样，联合类型也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。

举个例子：

union Un
{
    char c;
    int i;
};
int main()
{
    //联合变量的定义
    union Un un;
    //计算联合变量的大小
    printf("%d\n", sizeof(un));
    return 0;
}

2.2联合的特点

那现在大家来思考一个问题，上面的联合体变量un的大小是多少？

在这里要注意上面的一句话：这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。

联合体的成员共用一块空间。

那我们来看一下它的大小到底是多大？

为什么是4个字节呢？

联合体un只有两个成员，char c; int i;c 大小1个字节，i是最大的成员4个字节。

那么因为它们共用同一块空间，所以四个字节就够了。

4个字节既可以放得下c ，也能放得下i。

所以：

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）。

那怎么证明它们是共用同一块空间的呢？

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

我们是不是可以看一下它们的地址，如果共用一块空间，那地址肯定是一样的，对吧。

我们来看一下：

我们打印出来成员i和c的地址，是一样的！！！

注：我们看到联合体访问成员和结构体的方式是一样的。(un.i)

那他们共用一块内存空间意味着什么呢？

是不是意味着它们不能同时存在啊，或者说它们不能同时使用。

就拿上面的哪个union Un来说：

当我们使用成员 i 时，对于c来说，此时c的那一个字节里面是不是存的是 i 的内容，就相当于此时c是不存在的。

来看一段代码：

    un.i = 0x11223344;
    un.c = 0x55;
    printf("%x\n", un.i);

因为它们共用一块空间，上述代码中先给un.i赋值。

那此时un的四个字节的空间里放的应该是这样的内容：

假设左边低地址，右边高地址

那我们在去给un.c赋值，是不是就会改变1个字节的内容（因为un.c是1个字节）。

应该就变成这样了：

那我们再以printf("%x\n", un.i);（%x是以16进制形式打印）打印出来是不是就是11223355了。

来验证一下：

这样更好的验证了联合体的成员共用一块空间，不能同时存在。

2.3使用联合体解求机器字节序的问题

那接下来我们就使用联合体来解决一道题：

在之前的一篇文章——深度剖析整形数据在内存中的存储

中讲解过一道题：

大家如果忘了字节序相关的知识可以去复习一下。

当时我们是这样解的：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 1;
    if ((*(char*)&a) == 1)
        printf("小端");
    else
        printf("大端");
    return 0;
}

现在还是同样的思路，我们换一种方法，借助联合体解这道题：

int check_sys()
{
    union un
    {
        int i;
        char c;
    }u;
    u.i = 1;
    return u.c;
}
int main()
{
    int ret = check_sys();
    if (ret == 1)
        printf("小端");
    else
        printf("大端");
    return 0;
}

解释一下：

首先我们知道 i， c肯定占用的是同一块空间：

u.i = 1;执行之后，联合体u的4个字节里放的应该是

然后我们并没有给u.c赋值，而是直接返回u.c的值，那u.c只占1个字节，但是还是上面那四个字节的空间，所以返回的就是1，结果就应该是小端。

我们看一下结果：

2.4 联合体大小的计算

在联合体的特点里我们已经知道：

一个联合体的大小，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）

我们在上面举的例子中的联合体大小就是它的最大成员的大小，但是不是所有的联合体大小都是这样呢？

不是的，联合体大小的计算其实也要考虑对齐的。

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。

举个例子：

#include <stdio.h>
union Un1
{
    char c[5];
    int i;
};
int main()
{
    printf("%d", sizeof(union Un1));
    return 0;
}

参照上面的规则，大家思考union Un1的大小是多少？

是最大成员的大小，5个字节吗？

是8个字节哎！为什么呢？

我们一起来算一下：

首先最大成员的大小是几？

是不是5啊，最大的成员应该是char c[5];，大小5个字节，那按照上面第二条规则，我们是不是要判断一下5是不是最大对齐数的整数倍啊。

首先char c[5];，这里要注意，它是一个数组，计算它的的对齐数的时候比的是数组一个元素的大小和默认对齐数，去它们之中的较小值。

那char c[5];的类型是char，每个元素1个字节，小于8，所以对齐数是1；

另外一个成员int i;对齐数是4，5不是4的整数倍，所以要对齐到4的整数倍，因此union Un1的大小是8个字节。

好了，讲到这里，C语言中的自定义类型就全部学习完了。总共写了3篇文章，欢迎大家指正！！！

我们一起进步！！！