有什么好的例子可以说明“结构体”和“联合体”之间的区别吗?

一种假想的通信协议

struct packetheader {
   int sourceaddress;
   int destaddress;
   int messagetype;
   union request {
       char fourcc[4];
       int requestnumber;
   };
};

在这个假想的协议中，已经指定了基于“消息类型”的消息头中的下面位置要么是请求号，要么是四个字符的代码，但不是两者都是。简而言之，联合允许相同的存储位置表示多个数据类型，可以保证您在任何时候只希望存储其中一种类型的数据。

联合在很大程度上是基于C作为系统编程语言的传统的低级细节，其中“重叠”存储位置有时以这种方式使用。如果数据结构一次只保存几种类型中的一种，则有时可以使用联合来节省内存。

一般来说，操作系统不关心或不知道结构体和并体——它们都只是内存块。struct是存储多个数据对象的内存块，这些对象不重叠。联合是存储多个数据对象的内存块，但只能存储其中最大的一个，因此在任何时候只能存储其中一个数据对象。

结构分配其中所有元素的总大小。

一个联合只分配它最大的成员所需要的内存。

在编写下面给出的字节排序函数时，联合非常方便。这在结构体中是不可能的。

int main(int argc, char **argv) {
    union {
        short   s;
        char    c[sizeof(short)];
    } un;

    un.s = 0x0102;

    if (sizeof(short) == 2) {
        if (un.c[0] == 1 && un.c[1] == 2)
            printf("big-endian\n");
        else if (un.c[0] == 2 && un.c[1] == 1)
            printf("little-endian\n");
        else
            printf("unknown\n");
    } else
        printf("sizeof(short) = %d\n", sizeof(short));

    exit(0);
}
// Program from Unix Network Programming Vol. 1 by Stevens.

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)。

对于联合，您只应该使用其中一个元素，因为它们都存储在同一个位置。这在您想要存储可能是几种类型之一的内容时非常有用。另一方面，结构体的每个元素都有单独的内存位置，并且它们都可以一次使用。

为了给出它们使用的一个具体例子，我不久前正在研究一个Scheme解释器，我实际上是将Scheme数据类型覆盖到C数据类型上。这涉及到在一个结构体中存储一个指明值类型的枚举和一个用于存储该值的联合。

union foo {
  int a;   // can't use both a and b at once
  char b;
} foo;

struct bar {
  int a;   // can use both a and b simultaneously
  char b;
} bar;

union foo x;
x.a = 3; // OK
x.b = 'c'; // NO! this affects the value of x.a!

struct bar y;
y.a = 3; // OK
y.b = 'c'; // OK

编辑:如果你想知道将x.b设置为“c”会改变x.a的值，从技术上讲，这是未定义的。在大多数现代机器上，char是1字节，int是4字节，所以给x.b的值'c'也给x.a的第一个字节相同的值:

union foo x;
x.a = 3;
x.b = 'c';
printf("%i, %i\n", x.a, x.b);

打印

99, 99

为什么这两个值是一样的?因为int 3的最后3个字节都是0，所以它也被读为99。如果我们为x.a输入一个更大的数字，你会发现情况并非总是如此:

union foo x;
x.a = 387439;
x.b = 'c';
printf("%i, %i\n", x.a, x.b);

打印

387427, 99

为了更仔细地查看实际的内存值，让我们设置并打印十六进制的值:

union foo x;
x.a = 0xDEADBEEF;
x.b = 0x22;
printf("%x, %x\n", x.a, x.b);

打印

deadbe22, 22

您可以清楚地看到0x22覆盖了0xEF的位置。

BUT

在C语言中，int类型的字节顺序没有定义。这个程序在我的Mac上用0x22覆盖了0xEF，但是在其他平台上它会覆盖0xDE，因为组成int的字节的顺序颠倒了。因此，在编写程序时，永远不要依赖于覆盖联合中特定数据的行为，因为它是不可移植的。

有关字节排序的更多信息，请参阅endianness。

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。