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C語言共用體（Union）

編輯：C語言基礎知識

通過前面的講解，我們知道結構體（Struct）是一種構造類型或復雜類型，它可以包含多個類型不同的成員。在C語言中，還有另外一種和結構體非常類似的語法，叫做共用體（Union），它的定義格式為：

union 共用體名{
成員列表
};

共用體有時也被稱為聯合或者聯合體，這也是 Union 這個單詞的本意。

結構體和共用體的區別在於：結構體的各個成員會占用不同的內存，互相之間沒有影響；而共用體的所有成員占用同一段內存，修改一個成員會影響其余所有成員。

結構體占用的內存大於等於所有成員占用的內存的總和（成員之間可能會存在縫隙），共用體占用的內存等於最長的成員占用的內存。共用體使用了內存覆蓋技術，同一時刻只能保存一個成員的值，如果對新的成員賦值，就會把原來成員的值覆蓋掉。

共用體也是一種自定義類型，可以通過它來創建變量，例如：

union data{
    int n;
    char ch;
    double f;
};
union data a, b, c;

上面是先定義共用體，再創建變量，也可以在定義共用體的同時創建變量：

union data{
    int n;
    char ch;
    double f;
} a, b, c;

如果不再定義新的變量，也可以將共用體的名字省略：

union{
    int n;
    char ch;
    double f;
} a, b, c;

共用體 data 中，成員 f 占用的內存最多，為 8 個字節，所以 data 類型的變量（也就是 a、b、c）也占用 8 個字節的內存，請看下面的演示：

#include <stdio.h>

union data{
    int n;
    char ch;
    short m;
};

int main(){
    union data a;
    printf("%d, %d\n", sizeof(a), sizeof(union data) );
    a.n = 0x40;
    printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
    a.ch = '9';
    printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
    a.m = 0x2059;
    printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
    a.n = 0x3E25AD54;
    printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
   
    return 0;
}

運行結果：

4, 4
40, @, 40
39, 9, 39
2059, Y, 2059
3E25AD54, T, AD54

這段代碼不但驗證了共用體的長度，還說明共用體成員之間會相互影響，修改一個成員的值會影響其他成員。

要想理解上面的輸出結果，弄清成員之間究竟是如何相互影響的，就得了解各個成員在內存中的分布。以上面的 data 為例，各個成員在內存中的分布如下：

成員 n、ch、m 在內存中“對齊”到一頭，對 ch 賦值修改的是前一個字節，對 m 賦值修改的是前兩個字節，對 n 賦值修改的是全部字節。也就是說，ch、m 會影響到 n 的一部分數據，而 n 會影響到 ch、m 的全部數據。

上圖是在絕大多數 PC 機上的內存分布情況，如果是 51 單片機，情況就會有所不同：

為什麼不同的機器會有不同的分布情況呢？這跟機器的存儲模式有關，我們將在VIP教程《大端小端以及判別方式》一節中展開探討。

共用體的應用

共用體在一般的編程中應用較少，在單片機中應用較多。對於 PC 機，經常使用到的一個實例是：現有一張關於學生信息和教師信息的表格。學生信息包括姓名、編號、性別、職業、分數，教師的信息包括姓名、編號、性別、職業、教學科目。請看下面的表格： Name Num Sex Profession Score / Course HanXiaoXiao 501 f s 89.5 YanWeiMin 1011 m t math LiuZhenTao 109 f t English ZhaoFeiYan 982 m s 95.0
f 和 m 分別表示女性和男性，s 表示學生，t 表示教師。可以看出，學生和教師所包含的數據是不同的。現在要求把這些信息放在同一個表格中，並設計程序輸入人員信息然後輸出。

如果把每個人的信息都看作一個結構體變量的話，那麼教師和學生的前 4 個成員變量是一樣的，第 5 個成員變量可能是 score 或者 course。當第 4 個成員變量的值是 s 的時候，第 5 個成員變量就是 score；當第 4 個成員變量的值是 t 的時候，第 5 個成員變量就是 course。

經過上面的分析，我們可以設計一個包含共用體的結構體，請看下面的代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define TOTAL 4  //人員總數

struct{
    char name[20];
    int num;
    char sex;
    char profession;
    union{
        float score;
        char course[20];
    } sc;
} bodys[TOTAL];

int main(){
    int i;
    //輸入人員信息
    for(i=0; i<TOTAL; i++){
        printf("Input info: ");
        scanf("%s %d %c %c", bodys[i].name, &(bodys[i].num), &(bodys[i].sex), &(bodys[i].profession));
        if(bodys[i].profession == 's'){  //如果是學生
            scanf("%f", &bodys[i].sc.score);
        }else{  //如果是老師
            scanf("%s", bodys[i].sc.course);
        }
        fflush(stdin);
    }

    //輸出人員信息
    printf("\nName\t\tNum\tSex\tProfession\tScore / Course\n");
    for(i=0; i<TOTAL; i++){
        if(bodys[i].profession == 's'){  //如果是學生
            printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%f\n", bodys[i].name, bodys[i].num, bodys[i].sex, bodys[i].profession, bodys[i].sc.score);
        }else{  //如果是老師
            printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%s\n", bodys[i].name, bodys[i].num, bodys[i].sex, bodys[i].profession, bodys[i].sc.course);
        }
    }
    return 0;
}

運行結果：

Input info: HanXiaoXiao 501 f s 89.5↙
Input info: YanWeiMin 1011 m t math↙
Input info: LiuZhenTao 109 f t English↙
Input info: ZhaoFeiYan 982 m s 95.0↙

Name            Num     Sex     Profession      Score / Course
HanXiaoXiao     501     f       s               89.500000
YanWeiMin       1011    m       t               math
LiuZhenTao      109     f       t               English
ZhaoFeiYan      982     m       s               95.000000