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从零开始学习C语言丨构造数据类型——共用体

gowuye 2024-04-25 04:41 12 浏览 0 评论

共用体,在C语言中和结构体类型很相似的一种数据类型,同样属于构造类型,也可以自定义类型,存储不同类型的数据。

下面,就来认识一下构造数据类型——共用体。

1. 什么是共用体

共用体,又叫联合体,属于C语言中构造类型的一种,其类型结构可以由程序员自定义设置。

它的作用是允许程序员将不同类型的变量存储在同一个内存中

正常来说,一个内存只允许存储一个数据。

但是,按共用体的作用所说,一个内存里面可以存储多个数据吗?

事实是如此的吗?咱们就带着这个问题,继续看下去。

2. 共用体的定义

共用体类型的定义和结构体类型的定义可以说是孪生兄弟,其定义方式最大的区别就是关键字的不同。

结构体的定义是需要使用关键字 struct,而共用体则是需要另一个关键字 union 来进行定义。

共用体的定义方式:

union Tag{
  Member_list;
} Variable_list;

和结构体一样:

union 关键字是必须的,表明这是一个共用体类型。

Tag 和 Variable_list 两者可以并存或者只存在一个。如果没有 Tag,则表明这是一个匿名共用体。如果不加上参数,那么在接下来程序当中就无法使用该共用体类型来进行变量声明。

Member_list 是共用体中的成员,每个成员必须要有完整的数据类型和变量名称。

同时,想要解决匿名共用体只能在定义的时候声明变量,无法在后续的程序中再次声明变量的问题,可以通过 typedef 关键字来自定义数据类型的名称。

typedef union {
  int i;
  char c;
  double f;
} A;

3. 共用体的使用

共用体的变量可以在定义类型的时候进行声明,或者在定义后声明。

和结构体一样的,在定义后声明变量需要带上相应的关键字,才表示是一个完整共用体类型。除非使用了 typedef 自定义了数据类型。

union A{
  int i;
  char c;
} a;
// 或者
union A{
  int i;
  char c;
};
union A a;

结构体在定义时,可以对变量中的成员进行初始化赋值,或者在定义后声明变量时进行初始化赋值。

struct A{
  int i;
  char c;
} a = {1, 'a'};
// 或者
struct A{
  int i;
  char c;
};
struct A a = {1, 'a'};

那么,共用体能对变量进行初始化吗?

答案是不可以。

虽然程序是会正常编译,但运行结果和预期不一样,而且编译器还会给出警告提示。

例如:

#include<stdio.h>
union A{
  int i;
  char c;
}a = {3, 'c'};
int main(){
  printf("%c", a);
  return 0;
}

预期的运行结果:c

但实际上的运行结果是为空的,即空字符 \0。

同时给出了警告提示:

warning: excess elements in union initializer

警告:联合初始值设定项中多余的元素

由此可知,上面所说的共用一个内存,不是一个内存中存储多个数据。

那么,共用体要该怎么使用呢?

可以通过访问成员运算符(.),来访问共用体变量中的成员,并对其进行赋值。

a.i = 3;
printf("%d", a); // 3
a.c = 'c';
printf("%c", a); // c

也就是说,共用体变量所占用的内存中仍然只是存储一个数据。存储的只是不同类型的变量,引用不同的类型的时候,会将内存中的数据进行覆盖重写。

既然共用体不能存储多个数据,它有什么作用呢?

来看一个案例。

例如:学校要弄一个全校人员管理系统,里面的数据包括学生和老师的信息。

学生的信息有姓名、年龄、职业和平均成绩。

老师的信息有姓名、年龄、职业和所教学的学科。

如果把平均成绩和学科合成一列,成绩属于 double 类型,学科是 char 数组类型,无论声明哪种类型都无法合成一列。

这种情况就可以使用 union 类型,既可以表示 double 类型的成绩,也可以用来表示 char 类型的学科。

struct{
  char *name;
  int age;
  char *profession;
  union{
    double score;
    char *course;
  } sc;
} human[3];

human = {
  {"刘小备", 28, "老师", "历史"},
  {"关小羽",17, "学生", 93.4},
  {"张小飞", 16, "学生", 59.9}
};

4. 共用体和结构体的不同之处

看到这里,大概可以总结出共用体和结构体这对数据了行,看似很像,但实际上还是有许多不同之处。

A. 初始化

结构体可以在定义结构时或者定义后,声明变量并进行初始化赋值。

共用体只能声明变量后,通过引用成员来进行赋值。

B. 内存大小

结构体所占的内存大小,大等于所有定义的成员类型所占内存大小的总和(大于的原因,是因为成员之间可能存在缝隙)。

struct{
  int i; // 4
  char c; // 1
} A;
int a = sizeof(A); // 8

共用体所占的内存大小等于所定义成员类型中最大的。

union{
  int i; // 4
  char c; // 1
} A;
int a = sizeof(A); // 4

C. 成员关系

结构体不同成员之间是互不影响的。修改其中一个成员的数据,对其他成员的值是不会产生任何影响。

共用体成员之间是互相影响的。修改其中一个成员的值,整个共用体都会发生改变。

总结

以上就是我学习共用体类型的内容,包含了共用体概述和作用、共用体的定义、共用体的使用以及共用体与结构体之间的不同之处等。

文中可能存在一些错误或者哪些内容不理解,欢迎在评论区留言讨论。

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