C语言中的共用体（联合体）union

在定义结构体和共用体时，都是{}里面写成员，都是自定义复合类型，都可以嵌套、都可以做数组、指针。上节我们重点分析了结构体，本文将主要讲共用体。
一、定义
共用体是一种自定义数据类型，多个成员共享同一块空间。
同一时刻，只有一个成员是有效的；给一个成员赋值，会覆盖其他成员的值。
共用体占用的内存大小：等于它最大成员所占的字节数。

#include<stdio.h>#include<windows.h>#include<math.h>uniondata{inti;charc;floatf;};intmain(){SetConsoleOutputCP(65001);SetConsoleCP(65001);uniondata d;printf("共用体data占：%d字节\n",sizeof(d));d.i=0x68;printf("i=%lx,c=%c\n",d.i,d.c);d.f=3.14f;//覆盖整个内存printf("f=%f,i=%lx\n",d.f,d.i);return0;}

运行结果：

赋值完d.f之后，再读d.i属于类型双关，C标准未定义这种行为，只是大部分编译器可以跑。
对于值的改变，我们通过下面这个例子可以清晰的看到，后面成员变量的赋值，直接把原来的值进行了部分覆盖：

#include<stdio.h>#include<windows.h>#include<math.h>uniondata{inta;shortb;};intmain(){SetConsoleOutputCP(65001);SetConsoleCP(65001);uniondata s1;s1.a=0x01020304;s1.b=0x0102;printf("a=0x%X\n",s1.a);return0;}

运行结果：

二、使用场景
1、类型双关
把同一块内存，以不同类型视角解读。eg：把float二进制位当作整数查看

unionu{floatff;unsignedintii;};intmain(){SetConsoleOutputCP(65001);SetConsoleCP(65001);unionu test;test.ff=1.0f;printf("ff=%f,ii=%lx\n",test.ff,test.ii);return0;}

运行结果：

2、节省空间
多个变量不会同时使用，放在union共用一块内存，减少内存占用。

structmag{inttype;uniondata{intival;floatfval;charcval;};};

例如：type=0，可以代表ival，type=1，代表fval；type=2代表cval
Msg结构体必须带type标记，工程上用union一定要加标记位，否则不知道哪个成员有效。
（3）硬件、网络协议、二进制报文解析
协议字段中，同一个位置，根据标志位不同代表不同含义，用union非常适合
（4）寄存器操作（嵌入式）
硬件寄存器，既可以整体读写，也可以按位/字节访问，使union变量互斥不同时使用，需要同一块内存做多种类型解释，内存紧张（嵌入式）
三、注意事项
1、同一时刻只有一个成员有效**（容易忽视，再重复）**
2、大小是最大成员大小，但是考虑内存对齐

unionu{chararr[5];inta;}

上面最大成员是5字节，但是对齐是按照int(4),sizeof(U)=8,不是5
3、不要混用指针
不要拿union不同成员的指针随意强制转化，容易对齐问题
4、联合体不能直接整体比较if(u1==u2),C语言不支持，需要自己逐个成员对比
5、大小端问题
CPU内部寄存器是按照bit取存储数据，但是CPU内部寄存器资源有限，需要把计算好的数据放到内存中，对于内存来说，它没有bit位的概念，是按照字节编号（地址）来寻址。把寄存器中数据存到内存，按照哪种顺序保存就是大小端的问题。
小端模式：数据的高位存到内存的高地址，数据的低位到内存的低地址（现阶段使用小端的比较多）。
大端模式：数据的高位存到内存的低地址，数据的低位存到内存的高地址。

用union拆分字节看底层二进制，程序受CPU大小端影响，跨平台代码要小心。
判断大小端的方法：

#include<stdio.h>#include<windows.h>#include<math.h>unionEndianCheck{unsignedintval;unsignedcharbytes[4];};intmain(){SetConsoleOutputCP(65001);SetConsoleCP(65001);unionEndianCheck test;test.val=0x01020304;printf("val=0x%08X\n",test.val);printf("bytes[0]=0x%02x bytes[1]=0x%02x bytes[2]=0x%02x bytes[3]=0x%02x\n",test.bytes[0],test.bytes[1],test.bytes[2],test.bytes[3]);//对于寄存器，右边是低位；对内存，左边是低地址。if(test.bytes[0]==0x04){printf("本机：小端模式\n");}else{printf("本机：大端模式\n");}return0;}

本机运行结果：

四、结构体和共用体的区别
口诀：
结构体：各占各的，全部共存，内存相加（对齐后）
共用体：抢占同步一块，互斥共存，取最大（对齐后）