淺談C語言中聯(lián)合體

小編這次要給大家分享的是淺談C語言中聯(lián)合體，文章內(nèi)容豐富，感興趣的小伙伴可以來了解一下，希望大家閱讀完這篇文章之后能夠有所收獲。

      當(dāng)多個(gè)數(shù)據(jù)需要共享內(nèi)存或者多個(gè)數(shù)據(jù)每次只取其一時(shí)，可以利用聯(lián)合體(union)。在C Programming Language 一書中對于聯(lián)合體是這么描述的：

     1)聯(lián)合體是一個(gè)結(jié)構(gòu)；

     2)它的所有成員相對于基地址的偏移量都為0；

     3)此結(jié)構(gòu)空間要大到足夠容納最"寬"的成員；

     4)其對齊方式要適合其中所有的成員；

下面解釋這四條描述：

     由于聯(lián)合體中的所有成員是共享一段內(nèi)存的，因此每個(gè)成員的存放首地址相對于于聯(lián)合體變量的基地址的偏移量為0，即所有成員的首地址都是一樣的。為了使得所有成員能夠共享一段內(nèi)存，因此該空間必須足夠容納這些成員中最寬的成員。對于這句“對齊方式要適合其中所有的成員”是指其必須符合所有成員的自身對齊方式。

下面舉例說明：

如聯(lián)合體

union U
{
 char s[9];
 int n;
 double d;
};

s占9字節(jié)，n占4字節(jié)，d占8字節(jié)，因此其至少需9字節(jié)的空間。然而其實(shí)際大小并不是9，用運(yùn)算符sizeof測試其大小為16.這是因?yàn)檫@里存在字節(jié)對齊的問題，9既不能被4整除，也不能被8整除。因此補(bǔ)充字節(jié)到16，這樣就符合所有成員的自身對齊了。從這里可以看出聯(lián)合體所占的空間不僅取決于最寬成員，還跟所有成員有關(guān)系，即其大小必須滿足兩個(gè)條件：

1)大小足夠容納最寬的成員；

2)大小能被其包含的所有基本數(shù)據(jù)類型的大小所整除。

測試程序：

/*測試聯(lián)合體 2011.10.3*/

#include <iostream>
using namespace std;

union U1
{
 char s[9];
 int n;
 double d;
};

union U2
{
 char s[5];
 int n;
 double d;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
 U1 u1;
 U2 u2;
 printf("%d\n",sizeof(u1));
 printf("%d\n",sizeof(u2));
 printf("0x%x\n",&u1);
 printf("0x%x\n",&u1.s);
 printf("0x%x\n",&u1.n);
 printf("0x%x\n",&u1.d);
 u1.n=1;
 printf("%d\n",u1.s[0]);
 printf("%lf\n",u1.d);
 unsigned char *p=(unsigned char *)&u1;
 printf("%d\n",*p);
 printf("%d\n",*(p+1));
 printf("%d\n",*(p+2));
 printf("%d\n",*(p+3));
 printf("%d\n",*(p+4));
 printf("%d\n",*(p+5));
 printf("%d\n",*(p+6));
 printf("%d\n",*(p+7));
 return 0;
}

輸出結(jié)果為：

16
8
0x22ff60
0x22ff60
0x22ff60
0x22ff60
1
0.000000
1
0
0
0
48
204
64
0

對于sizeof(u1)=16。因?yàn)閡1中s占9字節(jié)，n占4字節(jié)，d占8字節(jié)，因此至少需要9字節(jié)。其包含的基本數(shù)據(jù)類型為char，int，double分別占1，4，8字節(jié)，為了使u1所占空間的大小能被1，4，8整除，則需填充字節(jié)以到16，因此sizeof(u1)=16.

對于sizeof(u2)=8。因?yàn)閡2中s占5字節(jié)，n占4字節(jié)，d占8字節(jié)，因此至少需要8字節(jié)。其包含的基本數(shù)據(jù)類型為char，int，double分別占1，4，8字節(jié)，為了使u2所占空間的大小能被1，4，8整除，不需填充字節(jié)，因?yàn)?本身就能滿足要求。因此sizeof(u2)=8。

從打印出的每個(gè)成員的基地址可以看出，聯(lián)合體中每個(gè)成員的基地址都相同，等于聯(lián)合體變量的首地址。

對u1.n=1，將u1的n賦值為1后，則該段內(nèi)存的前4個(gè)字節(jié)存儲的數(shù)據(jù)為00000001 00000000 00000000 00000000

因此取s[0]的數(shù)據(jù)表示取第一個(gè)單元的數(shù)據(jù)，其整型值為1，所以打印出的結(jié)果為1.

至于打印出的d為0.000000愿意如下。由于已知該段內(nèi)存前4字節(jié)的單元存儲的數(shù)據(jù)為00000001 00000000 00000000 00000000，從上面打印結(jié)果48，204，64，0可以知道后面4個(gè)字節(jié)單元中的數(shù)據(jù)為00110000 11001100 01000000 00000000，因此其表示的二進(jìn) 制浮點(diǎn)數(shù)為

00000000 01000000 11001100 00110000 00000000 00000000 00000000 00000001

對于double型數(shù)據(jù)，第63位0為符號位，62-52 00000000100為階碼，0000 11001100 00110000 00000000 00000000 00000000 00000001為尾數(shù)，根據(jù)其值知道尾數(shù)值約為0，而階碼為4-1023=-1019，因此其表示的浮點(diǎn)數(shù)為1.0*2^(-1019)=0.00000000000......，因此輸出結(jié)果為0.000000。

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