C语言中union的使用
以前在学校学习C语言的时候一直搞不懂那个共用体union有什么用的。工作之后才发现它的一些妙用,现举例如下:
1. 为了方便看懂代码。
比如说想写一个3 * 3的矩阵,可以这样写:
[注:下面用红部分标记的地方是后来添加上去的,谢谢yrqing718的提醒!]
1.struct  Matrix
2.{
3.    union
4.    {
5.struct
6.{
7.            float  _f11, _f12, _f13, _f21, _f22, _f23, _f31, _f32, _f33;
8.};
9.        float  f[3][3];
10.    }_matrix;
11.};
12.
13.struct  Matrix m;
14.
这两个东西共同使用相同的空间,所以没有空间浪费,在需要整体用矩阵的时候可以用
m._matrix.f (比如说传参,或者是整体赋值等);需要用其中的几个元素的时候可以用m._matrix._f11那样可以避免用m.f[0][0](这样不大直观,而且容易出错)。
2. 用在强制类型转换上(比强制类型转换更加容易看懂)
下面举几个例子:
(1). 判断系统用的是big endian 还是 little endian(其定义大家可以到网上查相关资料,此略)
1.#define TRUE 1
2.#define FALSE 0
3.#define BOOL int
4.
5.
6.BOOL  isBigEndian()
7.{
8.    int  i = 1;  /* i = 0x00000001*/
9.    char  c = *(char  *)&i; /* 注意不能写成 char c = (char)i; */
10.    return  (int )c != i;
11.}
如果是little endian字节序的话,那个i = 1;的内存从小到大依次放的是:0x01 0x00 0x00 0x00,如是,按照i的起始地址变成按照char *方式(1字节)存取,即得c = 0x01;
反之亦然
也许看起来不是很清晰,下面来看一下这个:
1. B OOL  isBigEndian()
2. {
3.    union
4.    {
5.        int  i;
6.        char  c;
7.    }test;
8.
9.    test.c = 2;
10.
11.    return  test.i != 2;
12. }
这里用的是union来控制这个共享布局,有个知识点就是union里面的成员c和i都是从低地址开始对齐的。同样可以得到如此结果,而且不用转换,清晰一些。
什么,不觉得清晰??那再看下面的例子:
(2). 将little endian下的long long类型的值换成big endian类型的值。已经知道系统提供了下面的api:long htonl(long lg);作用是把所有的字节序换成大端字节序。因此得出下面做法:
1. l ong  long  htonLL(long  long  lg)
2. {
3.    union
4.    {
5.        struct
6.        {
7.            long  low;
8.            long  high;
9.        }val_1;
10.        long  long  val_2;
11.    }val_arg, val_ret;
12.
13.
14.    if ( isBigEndian() )
15.        return  lg;
16.    val_arg.val_2 = lg;
17.
18.
19.    val_ret.val_1.low = htonl( val_arg.val_1.high );
20.    val_ret.val_1.high = htonl( val_arg.val_1.low );
21.
22.    return  val_ret.val_2;
23. }
只要把内存结构的草图画出来就比较容易明白了。
(3).为了理解c++类的布局,再看下面一个例子。有如下类:
1. c lass  Test
2. {
3. p ublic :
4.    float  getFVal(){ return  f;}
5. p rivate :
6.    int  i;
7.    char  c;
8.    float  f;
9. };
10. Test t;
不能在类Test中增加代码,给对象中的f赋值7.0f.
1. c lass  Test_Cpy
2. {
3. public :
4.    float  getVal(){ return  f;}
5.    float  setVal(float  f){ this ->f = f;}
6. p rivate :
7.    int  i;
怎么用printf输出bool函数值8.    char  c;
9.    float  f;
10. };
11.
12. ....
13.
14. int  main()
15. {
16.    Test t;
17.    union
18.    {
19.          Test t1,
20.          Test_Cpy t2;
21.    }test;
22.
23.    test.t2.setVal(7.0f);
24.    t = test.t1;
25.    assert( t.getVal() == 7.0f );
26.
27.    return  0;
28. }
说明:因为在增加类的成员函数时候,那个类的对象的布局基本不变。因此可以写一个与Test类一样结构的类Test_Cpy,而多了一个成员函数setVal,再用uinon结构对齐,就可以给私有变量赋值了。(这种方法在有虚机类和虚函数机制时可能失灵,故不可移植)至于详细的讨论,网上有,这个例子在实际中没有用途,只是用来考察这个内存布局的使用而已.
union在操作系统底层的代码中用的比较多,因为它在内存共赏布局上方便且直观。所以网络编程,协议分析,内核代码上有一些用到union都比较好懂,简化了设计。
联合(union)在C/C++里面见得并不多,但是在一些对内存要求特别严格的地方,联合又是频繁出现,那么究竟什么是联合、怎么去用、有什么需要注意的地方呢?就这些问题,我试着做一些简单的回答,里面肯定还有不当的地方,欢迎指出!
1、什么是联合?
“联合”是一种特殊的类,也是一种构造类型的数据结构。在一个“联合”内可以定义多种不同的数据类型,一个被说明为该“联合”类型的变量中,允许装入该“联合”所定义的任何一种数据,这些数据共享同一段内存,已达到节省空间的目的(还有一个节省空间的类型:位域)。这是一个非常特殊的地方,也是联合的特征。另外,同struct一样,联合默认访问权限也是公有的,并且,也具有成员函数。
2、联合与结构的区别?
“联合”与“结构”有一些相似之处。但两者有本质上的不同。在结构中各成员有各自的内存空间,一个结构变量的总长度是各成员长度之和(空结构除外,同时不考虑边界调整)。而在“联合”中,各成员共享一段内存空间,一个联合变量的长度等于各成员中最长的长度。应该说明的是,这里所谓的共享不是指把
多个成员同时装入一个联合变量内,而是指该联合变量可被赋予任一成员值,但每次只能赋一种值,赋入新值则冲去旧值。
下面举一个例了来加对深联合的理解。
例4:
#include <stdio.h>
void main()
{
union number
{                  /*定义一个联合*/