C語言拾遺 C語言資料型別共用體

摘要：我們知道結構體（struct）是一種構造型別或複雜型別，它可以包含多個型別不同的成員。在c語言中，還有另外一種和結構體非常類似的語法，叫做共用體（union），共用體（union）有時也被稱為聯合或者聯合體，這也是 union 這個單詞的本意。

結構體和共用體的區別在於：結構體的各個成員會占用不同的記憶體，互相之間沒有影響；而共用體的所有成員占用同一段記憶體，修改乙個成員會影響其餘所有成員。

結構體占用的記憶體大於等於所有成員占用的記憶體的總和（成員之間可能會因為記憶體對齊存在縫隙），共用體占用的記憶體等於最長的成員占用的記憶體。共用體使用了記憶體覆蓋技術，同一時刻只能儲存乙個成員的值，如果對新的成員賦值，就會把原來成員的值覆蓋掉。

union的定義格式為：

union 共用體名;

共用體也是一種自定義型別，可以通過它來建立變數，例如：

union data;
union data a, b, c;

上面是先定義共用體，再建立變數，也可以在定義共用體的同時建立變數：

union data a, b, c;

如果不再定義新的變數，也可以將共用體的名字省略：

union a, b, c;

共用體 data 中，成員 f 占用的記憶體最多，為 8 個位元組，所以 data 型別的變數（也就是 a、b、c）也占用 8 個位元組的記憶體。請看下面的演示：

#include union data;
int main()

執行結果：

4, 4 40, @, 40 39, 9, 39 2059, y, 2059 3e25ad54, t, ad54

這段**不但驗證了共用體的長度，還說明共用體成員之間會相互影響，修改乙個成員的值會影響其他成員。

要想理解上面的輸出結果，弄清成員之間究竟是如何相互影響的，就得了解各個成員在記憶體中的分布。以上面的 data 為例，各個成員在記憶體中的分布如下：

成員 n、ch、m 在記憶體中「對齊」到一頭，對 ch 賦值修改的是前乙個位元組，對 m 賦值修改的是前兩個位元組，對 n 賦值修改的是全部位元組。也就是說，ch、m 會影響到 n 的一部分資料，而 n 會影響到 ch、m 的全部資料。

上圖是在絕大多數 pc 機上的記憶體分布情況，如果是 51 微控制器，情況就會有所不同：

為什麼不同的機器會有不同的分布情況呢？這跟機器的儲存的大小端模式有關。

補充：union其對齊方式要適合其中所有的成員。

示例：

union u
;

上面的程式中的，s佔9位元組，n佔4位元組，d佔8位元組，因此其至少需9位元組的空間。然而其實際大小並不是9，用運算子sizeof測試其大小為16。

這是因為這裡存在位元組對齊的問題，9既不能被4整除，也不能被8整除。因此補充位元組到16，這樣就符合所有成員的自身對齊了。從這裡可以看出聯合體所佔的空間不僅取決於最寬成員，還跟所有成員有關係，即其大小必須滿足兩個條件：

大小足夠容納最寬的成員；

大小能被其包含的所有基本資料型別的大小所整除。

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