C語言、C++中的union用法總結

更新時間：2014年10月09日 11:08:33 作者：果凍想

這篇文章主要介紹了C語言、C++中的union用法總結,本文講解了什么是union、C中使用union、當union遇到對象等內容,需要的朋友可以參考下

開始的話

已經好長時間沒有更新了，對不起自己，更對不起我親愛的讀者，同時也對不起自己開辦的這個博客平臺。忙，太忙了，忙于找工作，找一份好工作，糾結于去大城市闖呢，還是回到本省的首府城市。大家都在糾結這個問題，也希望大家和我討論討論。別的先不說了，都工作這么長時間了，還回過頭來總結union，確實有點過分，要是和大家說我一直從事于C++開發(fā)，還不懂union，大家可能還真的不信。我們每天都在總結那些看似高端的東西，什么設計模式（當然我也有總結了）、重構（后期我也會說的了）了，卻忽略了那些最基礎，最根本的知識點。今天別人問我，我蒙了，所以，就有了這篇文章。

什么是union？

翻譯過來說，就是共用體，或者也叫聯合體。說到了union，也就是共用體，就不得不說一下struct了，當我們有如下的struct的定義時：

復制代碼代碼如下:

struct student

{

     char mark;

     long num;

     float score;

};

關于struct的內存結構，將就會像下圖所示這樣（在x86機器上演示）：

sizeof(struct student)的值為12bytes。但是，當我們定義如下的union時，

復制代碼代碼如下:

union test

{

     char mark;

     long num;

     float score;

};

sizeof(union test)的值為4。這為什么呢？這就是需要說的。有的時候，我們需要幾種不同類型的變量存在在同一段的內存空間中，就像上面的，我們需要將一個char類型的mark、一個long類型的num變量和一個float類型的score變量存放在同一個地址開始的內存單元中。上面的三個變量，char類型和long類型所占的內存字節(jié)數是不一樣的，但是在union中，它們都是從同一個地址存放的，也就是使用的覆蓋技術，這三個變量互相覆蓋，而這種使幾個不同的變量共占同一段內存的結構，稱為“共用體”類型的結構。上面定義的union類型的結構如下：

上面也說了，sizeof(union test)的值為4。那為什么是4呢？大體上來說，結構體struct所占用的內存為各個成員的占用的內存之和（當然也需要考慮內存對齊的問題了）。而對于union來說，在譚浩強的《C語言程序設計》中這么說：union變量所占用的內存長度等于最長的成員的內存長度。很顯然，這是不對的，對于union所占用的內存大小，需要考慮內存對齊的問題。這就是為什么sizeof(union test)的值為4啦。

C中使用union

說的再好，再多，終歸都是要在使用的，下面就好好的說說C中使用union。和struct一樣，union只有先定義了共用體變量才能引用它。而且不能直接引用共用體變量，而只能引用共用體變量中的成員。就像我上面定義的union test。我們不能像下面這樣直接引用union：

復制代碼代碼如下:

union test a;

printf("%d", a);

這種直接引用是錯誤的，由于a的存儲區(qū)有好幾種類型，分別占不同長度的存儲區(qū)，僅寫共用體變量名a，這樣使編譯器無法確定究竟輸出的哪一個成員的值。所以，應該寫成下面這樣：

復制代碼代碼如下:

printf("%d", a.mark);

同時，在使用union的時候，我們還需要注意以下的幾點：

1.同一個內存段可以用來存放幾種不同類型的成員，但在每一個時刻只能存在其中一種，而不是同時存放幾種。也就是說，每一瞬間只有一個成員起作用，其它的成員不起作用，即不是同時都存在和起作用。

2.共用體變量中起作用的成員是最后一個存放的成員，在存入一個新的成員后，原有的成員就失去作用。比如以下的代碼：

復制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

union test

{

     char mark;

     long num;

     float score;

}a;

int main()

{

     // cout<<a<<endl; // wrong

     a.mark = 'b';

     cout<<a.mark<<endl; // 輸出'b'

     cout<<a.num<<endl; // 98 字符'b'的ACSII值

     cout<<a.score<<endl; // 輸出錯誤值

     a.num = 10;

     cout<<a.mark<<endl; // 輸出空

     cout<<a.num<<endl; // 輸出10

     cout<<a.score<<endl; // 輸出錯誤值

     a.score = 10.0;

     cout<<a.mark<<endl; // 輸出空

     cout<<a.num<<endl; // 輸出錯誤值

     cout<<a.score<<endl; // 輸出10

     return 0;

}

所以，在使用union的時候，要十二分的小心的。

3.由于union中的所有成員起始地址都是一樣的，所以&a.mark、&a.num和&a.score的值都是一樣的。

4.不能把union變量作為函數參數，也不能使函數帶回union變量，但可以使用指向union變量的指針。

5.union類型可以出現在結構體類型定義中，也可以定義union數組，反之，結構體也可以出現在union類型定義中，數組也可以作為union的成員。

按理說，總結到這里，C語言中的union也就沒什么更多的要說了。但是，有一種東西叫做C++，在這個C++中有一種東西叫做類。

當union遇到對象

就單單C中的union，上面的總結已經夠用了，但是，現在偏偏又有一個叫做C++的東西；當union遇到了C++中的對象時，一切又變得剪不斷，理還亂。上面總結的union使用法則，在C++中依然適用。本來union本就是從C語言中的，如果我們在C++中繼續(xù)按照C語言的那種方式使用union，那是沒有問題的。如果我們在union中放一個類的對象呢？結果會怎么樣？比如有以下代碼：

復制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class CA

{

     int m_a;

};

union Test

{

     CA a;

     double d;

};

int main()

{

     return 0;

}

可以看到，沒有問題；如果我們在再類CA中添加了構造函數，或者添加析構函數，我們就會發(fā)現程序就會出現錯誤。由于union里面的東西共享內存，所以不能定義靜態(tài)、引用類型的變量。由于在union里也不允許存放帶有構造函數、析構函數和復制構造函數等的類的對象，但是可以存放對應的類對象指針。編譯器無法保證類的構造函數和析構函數得到正確的調用，由此，就可能出現內存泄漏。所以，我們在C++中使用union時，盡量保持C語言中使用union的風格，盡量不要讓union帶有對象。

結束的話

我們都在玩那些高大上的東西，猛回頭，發(fā)現身后卻又一個大坑。打開塵封了多年的《C語言程序設計》（譚浩強著），小心翼翼的拭去封面上的塵土，思緒立刻被拉回到大一。那些年，我那清純的大一。對大學的憧憬，對計算機的好奇，對編程的未知，就是這本書，這本該死的《C語言程序設計》，把我?guī)狭恕俺绦蛟场边@條不歸路。說多了，都是淚，當你看我這篇文章時，你應該懂我的。CodeMonkey~~~，這條不歸路，且行且珍惜。

===修改日志===

2014年9月11日刪除了文中“不能把union變量作為函數參數，也不能使函數帶回union變量，但可以使用指向union變量的指針?！边@樣的描述，非常感謝Cassie_Lcy的指正，而且還在評論中附上了驗證代碼，非常感謝；同時，我也非常抱歉，對于這點沒有驗證過的知識，就進行了總結，對大家造成了一定的誤導，sorry。一定要注重求學的嚴謹性。

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