【C++】union

我的理解（如果这部分看不懂，先看下面再来看这里）

union联合，内部只能是结构体（struct）和普通变量类型（如int等），然后以其中一个占内存最大的变量的大小S就是该union所占内存的大小。意味着union联合体内所有变量共享这块内存S。比如union体
union Token{
   char cval;
   int ival;
   double dval;
};
在内存就这如下图所示：

在union被声明好后，union中的3个变量就对应着8个字节的内存，只要给其中一个赋值，其他变量就可以直接使用的，只要到他对应的内存位置取值就行。

概述

定义

union即为联合，它是一种特殊的类。通过关键字union进行定义，一个union可以有多个数据成员。例如

union Token{
   char cval;
   int ival;
   double dval;
};

以上代码定义了一个名为Token的联合，该联合中包含了3个数据成员。

互斥赋值

在任意时刻，联合中只能有一个数据成员可以有值。当给联合中某个成员赋值之后，该联合中的其它成员就变成未定义状态了。

Token token;
token.cval = 'a';
token.ival = 1;
token.dval = 2.5;

以上代码定义了联合Token的一个变量token，此时token所占内存的数据如图1所示。

图1 token所占内存数据

红色方框内的数据即为token所占内存数据。因为token中长度最大的变量是double类型，所以token的长度是8个字节。

之后首先为token的变量cval赋值，此时token所占内存的数据如图2所示。

图2 token所占内存数据

此时，token所占内存的第一个字节的值变为0x61，即字符’a’。

接下来为token的变量ival赋值，此时token所占内存的数据如图3所示。

图3 token所占内存数据

此时，token所占内存的前四个字节变为0x00000001，即为数字1。在对token的ival赋值之后，cval的值就变为了0x01，实际上就没有意义了。

最后，为token的变量dval赋值，此时token所占内存的数据如图4所示。

图4 token所占内存数据

此时，token所占内存的八个字节都有了相应的值。在对token的dval赋值之后，cval的值变为了0x00，而ivale的值变为了0x00000000，都没有了实际意义，也就是之前提到的未定义状态。

访问权限

联合可以为其成员指定public、protected和private等访问权限，默认情况下，其成员的访问权限为public。在“1.1 定义”中定义的联合Token，其三个成员的访问权限均为public。

为成员指定长度

在“1.2 互斥赋值”中提到，联合的存储空间至少能够容纳其最大的数据成员。也可以为联合的成员指定长度。通过冒号操作符来实现成员长度的指定。

union U {
unsigned short int aa;
struct {
unsigned int bb : 7;//(bit 0-6)
unsigned int cc : 6;//(bit 7-12)
unsigned int dd : 3;//(bit 13-15)
}; 
} u;

以上代码定义了一个名为U的联合，并且定义了U的变量u。联合U包含两个成员，一个是unsigned short int类型的变量，其大小为2个字节；另一个是一个自定义结构，该自定义结构中包含了3个unsigned int类型的变量。需要注意的是，每个unsigned int类型的变量的大小并不是默认的4个字节，而是通过冒号操作符指定了其大小，该大小的单位是比特。所以，联合u的大小是2个字节。

之后，对联合u中的aa进行赋值

u.aa = 0xE07F;

此时，联合u所占的内存数据如图5所示。

图5 联合u所占内存数据

此时，u.bb所处的位置是0-6比特；u.cc所处的位置是7-12比特；u.dd所处的位置是13-15比特，如图6所示。

图6 联合u的结构

所以，此时u.bb的值是127；u.cc的值是0；u.dd的值是7。

union中定义结构体

为什么只讲结构体的例子呢？

因为除了普通类型和结构体，其他都不行。

例一

#include <stdio.h>
union
{
    int i;
    char x[2];
}a;

void main()
{
    a.x[0] = 10;
    a.x[1] = 1;
    printf("%d", a.i);
}

答案：266 (低位低地址，高位高地址，内存占用情况是Ox010A）

main函数中对union变量a中的数组X进行赋值，由于会分配4个字节的空间，但是x只占用了两个字节的空间，而且在赋值时从低地址开始，

所以a在内存中的分布是这样的：

从高位到低位读也就是0x00 00 01 0A 注意：低位两个字节是01 0A 不是10 A0（我就是当时把这个搞错了。。）

当输出a.i时，由于占用同样一块内存，所以会读出四个字节，转换为10进制也就是266

还有一个误区就是：10在16进制中是A，但是A只有4位，但是一个字节有八位，在高位添0，所以10在内存中是0A，而不是A（当时我也搞错了。。。）

例二

#include <stdio.h>
void main()
{
    union { /*定义一个联合*/
        int i;
        struct { /*在联合中定义一个结构*/
            char first;
            char second;
        }half;
    }number;
    number.i = 0x4241; /*联合成员赋值*/
    printf("%c%c\n", number.half.first, number.half.second);
    number.half.first = 'a'; /*联合中结构成员赋值*/
    number.half.second = 'b';
    printf("%x\n", number.i);
}

答案： AB (0x41对应'A',是低位；Ox42对应'B',是高位）

6261 (number.i和number.half共用一块地址空间）

union中有两个变量，一个int i 占四个字节，一个结构体，占两个字节，所以这个union占有四个字节的内存

当给i赋值后内存中是这样的：

当输出结构体中的成员时：

printf("%c%c/n", number.half.first, mumber.half.second);

第一个字节（也就是0x41）被赋给 number.half.first，第二个字节（0X42）被赋给 number.half.second

于是分别输出了AB

当给结构体中的元素赋值后：

number.half.first='a'; /*联合中结构成员赋值*/
number.half.second='b';

‘a‘=0x61，’b‘=0x62

内存中是这样的：

当输出i的时候，把四个字节都读出来

用十六进制输出就是0X00 00 62 61也就是6261

例三

bool checkCPU()
{
    union w
    {
        int a;
        char b;
    } c;
    c.a = 1;
    printf("%p", &c.a);
    return (c.b == 1);
}

void main()
{
    if (checkCPU())
    {
        printf("This is little endian");
    }
}

大小端不懂，可以参考这篇博客。

概述

定义

互斥赋值

访问权限

为成员指定长度

union中定义结构体

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