Union 结构

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有时需要一种数据结构,不同的场合表示不同的数据类型。比如,如果只用一种数据结构表示水果的“量”,这种结构就需要有时是整数(6个苹果),有时是浮点数(1.5公斤草莓)。

C 语言提供了 Union 结构,用来自定义可以灵活变更的数据结构。它内部可以包含各种属性,但同一时间只能有一个属性,因为所有属性都保存在同一个内存地址,后面写入的属性会覆盖前面的属性。这样做的最大好处是节省空间。

union quantity {
  short count;
  float weight;
  float volume;
};

上面示例中,union命令定义了一个包含三个属性的数据类型quantity。虽然包含三个属性,但是同一时间只能取到一个属性。最后赋值的属性,就是可以取到值的那个属性。

使用时,声明一个该类型的变量。

// 写法一
union quantity q;
q.count = 4;

// 写法二
union quantity q = {.count=4};

// 写法三
union quantity q = {4};

上面代码展示了为 Union 结构赋值的三种写法。最后一种写法不指定属性名,就会赋值给第一个属性。

执行完上面的代码以后,q.count可以取到值,另外两个属性取不到值。

printf("count is %i\n", q.count); // count is 4
printf("weight is %f\n", q.weight); // 未定义行为

如果要让q.weight属性可以取到值,就要先为它赋值。

q.weight = 0.5;
printf("weight is %f\n", q.weight); // weight is 0.5

一旦为其他属性赋值,原先可以取到值的q.count属性就不再有效了。除了这一点,Union 结构的其他用法与 Struct 结构,基本上是一致的。

Union 结构也支持指针运算符->

union quantity {
  short count;
  float weight;
  float volume;
};

union quantity q;
q.count = 4;

union quantity* ptr;
ptr = &q;

printf("%d\n", ptr->count); // 4

上面示例中,ptrq的指针,那么ptr->count等同于q.count

Union 结构指针与它的属性有关,当前哪个属性能够取到值,它的指针就是对应的数据类型。

union foo {
  int a;
  float b;
} x;

int* foo_int_p = (int *)&x;
float* foo_float_p = (float *)&x;

x.a = 12;
printf("%d\n", x.a);           // 12
printf("%d\n", *foo_int_p);    // 12

x.b = 3.141592;
printf("%f\n", x.b);           // 3.141592
printf("%f\n", *foo_float_p);  // 3.141592

上面示例中,&x是 foo 结构的指针,它的数据类型完全由当前赋值的属性决定。

typedef 命令可以为 Union 数据类型起别名。

typedef union {
  short count;
  float weight;
  float volume;
} quantity;

上面示例中,union命令定义了一个包含三个属性的数据类型,typedef命令为它起别名为quantity

Union 结构的好处,主要是节省空间。它将一段内存空间,重用于不同类型的数据。定义了三个属性,但同一时间只用到一个,使用 Union 结构就可以节省另外两个属性的空间。Union 结构占用的内存长度,等于它内部最长属性的长度。