联合的用法 当需要特殊类型的对话时，联合经常被使用。 来了解联合的用处。c/c标准库没有定义专门为将短整数写入文件而设计的函数。使用fwrite()会导致简单操作的开销过大。然而，使用联合可以很容易地创建一个函数，该函数将一个短整数的二进制每次一个字节写入文件。我假设短整数是2字节长

示例:

#include<stdio.h>
union pw {
short int i;
char ch[2];
};
int putw(short int num, FILE *fp);
int main (void)
{
FILE *fp;
fp fopen("test.tmp", "wb ");
putw(1000, fp); /* write the value 1000 as an integer*/
fclose(fp);
return 0;
}
int putw(short int num, FILE *fp)
{
pw word;
word.i = num;
putc(word.c[0] , fp);
return putc(word.c[1] , fp);
}    

虽然我用短整数调用putw()，但可以使用putc()和fwrite()。但是我想展示一个例子来说明如何使用联合

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。

简单的回答是:结构体是一个记录结构体:结构体中的每个元素分配新的空间。一个结构体

struct foobarbazquux_t {
    int foo;
    long bar;
    double baz; 
    long double quux;
}

为每个实例在内存中分配至少(sizeof(int)+sizeof(long)+sizeof(double)+sizeof(long double))字节。(“至少”是因为架构对齐约束可能迫使编译器填充结构。)

另一方面，

union foobarbazquux_u {
    int foo;
    long bar;
    double baz; 
    long double quux;
}

分配一个内存块并给它四个别名。因此sizeof(union foobarbazquux_u)≥max((sizeof(int)，sizeof(long)，sizeof(double)，sizeof(long double))，同样有可能添加一些对齐。

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。

你拥有它，仅此而已。 那么，工会的意义是什么呢?

您可以在相同的位置中放入不同类型的内容。你必须知道你在联合中存储的东西的类型(所以你经常把它放在一个带有type标签的结构体中…)

为什么这很重要?并不是为了获得空间。是的，你可以获得一些位或做一些填充，但这已经不是重点了。

这是为了类型安全，它允许你做某种“动态类型”:编译器知道你的内容可能有不同的含义，你如何解释它的确切含义取决于你在运行时。如果你有一个指针可以指向不同的类型，你必须使用联合，否则你的代码可能会因为别名问题而不正确(编译器会对自己说“哦，只有这个指针可以指向这种类型，所以我可以优化这些访问……”，糟糕的事情可能会发生)。

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)。