有什么好的例子可以说明结构体和联合体的区别吗? 基本上我知道struct使用了它成员的所有内存,而union使用了最大的成员内存空间。还有其他操作系统级别的差异吗?


当前回答

从技术上讲,非指:

假设:椅子=记忆块,人=变量

结构:如果有3个人,他们可以坐在相应大小的椅子上。

工会:如果有3个人,只有一张椅子可以坐,所有人都需要在他们想坐的时候使用同一把椅子。

技术上讲是指:

下面提到的程序对结构和联合进行了深入研究。

struct MAIN_STRUCT
{
UINT64 bufferaddr;   
union {
    UINT32 data;
    struct INNER_STRUCT{
        UINT16 length;  
        UINT8 cso;  
        UINT8 cmd;  
           } flags;
     } data1;
};

MAIN_STRUCT size =sizeof(UINT64) for bufferaddr + sizeof(UNIT32) for union + 32 bit for padding(取决于处理器架构)= 128 bits。 对于结构,所有成员连续获取内存块。

Union获得一个最大大小成员的内存块(这里是32位)。 在联合内部还有一个结构体(INNER_STRUCT),它的成员获得一个总大小为32位(16+8+8)的内存块。在联合中,可以访问INNER_STRUCT(32位)成员或data(32位)。

其他回答

As you already state in your question, the main difference between union and struct is that union members overlay the memory of each other so that the sizeof of a union is the one , while struct members are laid out one after each other (with optional padding in between). Also an union is large enough to contain all its members, and have an alignment that fits all its members. So let's say int can only be stored at 2 byte addresses and is 2 bytes wide, and long can only be stored at 4 byte addresses and is 4 bytes long. The following union

union test {
    int a;
    long b;
}; 

could have a sizeof of 4, and an alignment requirement of 4. Both an union and a struct can have padding at the end, but not at their beginning. Writing to a struct changes only the value of the member written to. Writing to a member of an union will render the value of all other members invalid. You cannot access them if you haven't written to them before, otherwise the behavior is undefined. GCC provides as an extension that you can actually read from members of an union, even though you haven't written to them most recently. For an Operation System, it doesn't have to matter whether a user program writes to an union or to a structure. This actually is only an issue of the compiler.

union和struct的另一个重要属性是,它们允许指向它们的指针可以指向其任何成员的类型。因此,以下是有效的:

struct test {
    int a;
    double b;
} * some_test_pointer;

Some_test_pointer可以指向int*或double*。如果将一个test类型的地址转换为int*,它将指向它的第一个成员,实际上是a。工会也是如此。因此,因为联合将始终具有正确的对齐方式,您可以使用联合来使指向某些类型的指针有效:

union a {
    int a;
    double b;
};

这个联合实际上可以指向int型和double型:

union a * v = (union a*)some_int_pointer;
*some_int_pointer = 5;
v->a = 10;
return *some_int_pointer;    

实际上是有效的,正如C99标准所述:

对象的存储值只能由具有以下类型之一的左值表达式访问: 与对象的有效类型兼容的类型 ... 在其成员中包含上述类型之一的聚合或联合类型

编译器不会优化出v->a = 10;因为它可能会影响*some_int_pointer的值(该函数将返回10而不是5)。

Union不同于struct,因为Union在其他的上面重复:它重新定义同一个内存,而struct一个接一个地定义,没有重叠或重定义。

有什么好的例子可以说明结构体和联合体的区别吗?

下面是来自嵌入式系统应用的真实例子。它只使用联合,但它清楚地显示了联合的功能。

I2C通信协议的写函数在从传递给它的数组中检索数据时使用联合类型,用于数据存储。

union data
{
    uint32_t packet;
    uint8_t  packetbyte[4];
} txdata;

通过指针传递给write函数的数组包含一个字节大小的元素。在for循环中,这些字节分四个步骤逐一提取,并存储到txdata的各个元素中。packetbyte成员。

循环结束后,txdata。数据包包含4个字节的数据,这些数据被连续存储到txdata联合中。作为通过通信总线发送数据的最后一步,txdata。数据包被写入32位缓冲区,在被写入后,32位缓冲区启动写序列。然后通过txdata重置内容。在next for循环开始执行之前,Packet = 0。

通过这种方式,I2C主机可以重新传输32位数据包,直到发送通过的输入数据并终止写入功能。

从技术上讲,非指:

假设:椅子=记忆块,人=变量

结构:如果有3个人,他们可以坐在相应大小的椅子上。

工会:如果有3个人,只有一张椅子可以坐,所有人都需要在他们想坐的时候使用同一把椅子。

技术上讲是指:

下面提到的程序对结构和联合进行了深入研究。

struct MAIN_STRUCT
{
UINT64 bufferaddr;   
union {
    UINT32 data;
    struct INNER_STRUCT{
        UINT16 length;  
        UINT8 cso;  
        UINT8 cmd;  
           } flags;
     } data1;
};

MAIN_STRUCT size =sizeof(UINT64) for bufferaddr + sizeof(UNIT32) for union + 32 bit for padding(取决于处理器架构)= 128 bits。 对于结构,所有成员连续获取内存块。

Union获得一个最大大小成员的内存块(这里是32位)。 在联合内部还有一个结构体(INNER_STRUCT),它的成员获得一个总大小为32位(16+8+8)的内存块。在联合中,可以访问INNER_STRUCT(32位)成员或data(32位)。

联合在一些场景中很有用。 Union可以是非常低级的操作工具,比如为内核编写设备驱动程序。

其中一个例子是通过使用具有位域和浮点数的结构并集来解剖浮点数。我在浮点数中保存了一个数字,之后我可以通过该结构体访问浮点数的特定部分。该示例展示了如何使用联合来从不同角度查看数据。

#include <stdio.h>                                                                                                                                       

union foo {
    struct float_guts {
        unsigned int fraction : 23;
        unsigned int exponent : 8;
        unsigned int sign     : 1;
    } fg;
    float f;
};

void print_float(float f) {
    union foo ff;
    ff.f = f;
    printf("%f: %d 0x%X 0x%X\n", f, ff.fg.sign, ff.fg.exponent, ff.fg.fraction);

}

int main(){
    print_float(0.15625);
    return 0;
}

看看维基百科上的单精度描述。我使用了这个例子和其中的神奇数字0.15625。


联合还可用于实现具有多个备选项的代数数据类型。我在O'Sullivan, Stewart和Goerzen的《Real World Haskell》一书中找到了一个例子。 请查看受歧视的工会部分。

干杯!