什么时候应该使用工会?我们为什么需要它们?


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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。

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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。

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。

包含不同记录类型的文件。 包含不同请求类型的网络接口。

看一下这个:X.25缓冲区命令处理

许多可能的X.25命令中的一个被接收到缓冲区中,并通过使用所有可能结构的UNION进行适当的处理。

COM接口中使用的VARIANT呢?它有两个字段——“type”和一个包含实际值的联合,该值根据“type”字段进行处理。

我想说,它可以更容易地重用可能以不同方式使用的内存,即节省内存。例如,你想做一些“变体”结构体,能够保存一个短字符串以及一个数字:

struct variant {
    int type;
    double number;
    char *string;
};

在32位系统中,这将导致每个变体实例至少使用96位或12个字节。

使用联合可以将大小减小到64位或8字节:

struct variant {
    int type;
    union {
        double number;
        char *string;
    } value;
};

如果你想添加更多不同的变量类型,你甚至可以保存更多。这可能是真的,你可以做类似的事情,强制转换一个空指针-但联合使它更容易访问,以及类型安全。这样的节省听起来并不是很大,但是您节省了用于该结构的所有实例的三分之一的内存。