当您希望对由硬件、设备或网络协议定义的结构进行建模时，或者当您要创建大量对象并希望节省空间时，可以使用联合。不过，在95%的情况下，你真的不需要它们，坚持使用易于调试的代码。

联合在嵌入式编程或需要直接访问硬件/内存的情况下特别有用。这里有一个简单的例子:

typedef union
{
    struct {
        unsigned char byte1;
        unsigned char byte2;
        unsigned char byte3;
        unsigned char byte4;
    } bytes;
    unsigned int dword;
} HW_Register;
HW_Register reg;

然后，您可以按如下方式访问reg:

reg.dword = 0x12345678;
reg.bytes.byte3 = 4;

字节顺序和处理器体系结构当然很重要。

另一个有用的特性是位修饰符:

typedef union
{
    struct {
        unsigned char b1:1;
        unsigned char b2:1;
        unsigned char b3:1;
        unsigned char b4:1;
        unsigned char reserved:4;
    } bits;
    unsigned char byte;
} HW_RegisterB;
HW_RegisterB reg;

使用这段代码，您可以直接访问寄存器/内存地址中的单个位:

x = reg.bits.b2;

联合通常用于整数和浮点数的二进制表示之间的转换:

union
{
  int i;
  float f;
} u;

// Convert floating-point bits to integer:
u.f = 3.14159f;
printf("As integer: %08x\n", u.i);

尽管根据C标准，这在技术上是未定义的行为(您只应该阅读最近编写的字段)，但它将在几乎任何编译器中以定义良好的方式起作用。

联合有时也被用来实现C语言中的伪多态性，通过给一个结构一些标记来指示它包含什么类型的对象，然后将可能的类型联合在一起:

enum Type { INTS, FLOATS, DOUBLE };
struct S
{
  Type s_type;
  union
  {
    int s_ints[2];
    float s_floats[2];
    double s_double;
  };
};

void do_something(struct S *s)
{
  switch(s->s_type)
  {
    case INTS:  // do something with s->s_ints
      break;

    case FLOATS:  // do something with s->s_floats
      break;

    case DOUBLE:  // do something with s->s_double
      break;
  }
}

这使得struct S的大小只有12字节，而不是28字节。

许多答案都涉及从一种类型转换到另一种类型。我从具有相同类型的联合中得到最多的使用(即在解析串行数据流时)。它们允许解析/构造一个有框架的包变得很简单。

typedef union
{
    UINT8 buffer[PACKET_SIZE]; // Where the packet size is large enough for
                               // the entire set of fields (including the payload)

    struct
    {
        UINT8 size;
        UINT8 cmd;
        UINT8 payload[PAYLOAD_SIZE];
        UINT8 crc;
    } fields;

}PACKET_T;

// This should be called every time a new byte of data is ready 
// and point to the packet's buffer:
// packet_builder(packet.buffer, new_data);

void packet_builder(UINT8* buffer, UINT8 data)
{
    static UINT8 received_bytes = 0;

    // All range checking etc removed for brevity

    buffer[received_bytes] = data;
    received_bytes++;

    // Using the struc only way adds lots of logic that relates "byte 0" to size
    // "byte 1" to cmd, etc...
}

void packet_handler(PACKET_T* packet)
{
    // Process the fields in a readable manner
    if(packet->fields.size > TOO_BIG)
    {
        // handle error...
    }

    if(packet->fields.cmd == CMD_X)
    {
        // do stuff..
    }
}

编辑 关于字节序和结构填充的评论是有效的，而且非常值得关注。我几乎完全在嵌入式软件中使用了这段代码，其中大部分我都可以控制管道的两端。

这里有一个来自我自己代码库的联合的例子(来自记忆和转述，所以可能不准确)。它被用来在我构建的解释器中存储语言元素。例如，以下代码:

set a to b times 7.

由以下语言元素组成:

[设置]符号 可变[a] 符号[到] 可变[b] 符号[时报] 康斯坦[7] 符号[。]

语言元素被定义为“#define”值，如下:

#define ELEM_SYM_SET        0
#define ELEM_SYM_TO         1
#define ELEM_SYM_TIMES      2
#define ELEM_SYM_FULLSTOP   3
#define ELEM_VARIABLE     100
#define ELEM_CONSTANT     101

下面的结构被用来存储每个元素:

typedef struct {
    int typ;
    union {
        char *str;
        int   val;
    }
} tElem;

然后，每个元素的大小是最大联合的大小(typ为4字节，联合为4字节，尽管这些是典型值，但实际大小取决于实现)。

为了创建一个“set”元素，你可以使用:

tElem e;
e.typ = ELEM_SYM_SET;

为了创建一个“variable[b]”元素，你可以使用:

tElem e;
e.typ = ELEM_VARIABLE;
e.str = strdup ("b");   // make sure you free this later

为了创建一个常量[7]元素，你可以使用:

tElem e;
e.typ = ELEM_CONSTANT;
e.val = 7;

你可以很容易地将其扩展为包含浮点数(float flt)或有理数(struct ratnl {int num;Int denom;})和其他类型。

基本前提是str和val在内存中不是连续的，它们实际上是重叠的，所以这是一种在同一块内存上获得不同视图的方法，如图所示，其中结构基于内存位置0x1010，整数和指针都是4字节:

       +-----------+
0x1010 |           |
0x1011 |    typ    |
0x1012 |           |
0x1013 |           |
       +-----+-----+
0x1014 |     |     |
0x1015 | str | val |
0x1016 |     |     |
0x1017 |     |     |
       +-----+-----+

如果只是在一个结构中，它看起来会是这样的:

       +-------+
0x1010 |       |
0x1011 |  typ  |
0x1012 |       |
0x1013 |       |
       +-------+
0x1014 |       |
0x1015 |  str  |
0x1016 |       |
0x1017 |       |
       +-------+
0x1018 |       |
0x1019 |  val  |
0x101A |       |
0x101B |       |
       +-------+

低级系统编程就是一个合理的例子。

IIRC中，我使用联合将硬件寄存器分解为组件位。因此，您可以访问一个8位寄存器(在我这样做的那天;-)到组件位。

(我忘记了确切的语法，但是……)这种结构将允许控制寄存器作为control_byte或通过单个位来访问。对于给定的字节顺序，确保位映射到正确的寄存器位是很重要的。

typedef union {
    unsigned char control_byte;
    struct {
        unsigned int nibble  : 4;
        unsigned int nmi     : 1;
        unsigned int enabled : 1;
        unsigned int fired   : 1;
        unsigned int control : 1;
    };
} ControlRegister;