C語言 共用體（Union）詳解及範例程式碼_C 語言

通過前面的講解，我們知道結構體（Struct）是一種構造類型或複雜類型，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文法，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佔用不同的記憶體，互相之間沒有影響；而共用體的所有成員佔用同一段記憶體，修改一個成員會影響其餘所有成員。

結構體佔用的記憶體大於等於所有成員佔用的記憶體的總和（成員之間可能會存在縫隙），共用體佔用的記憶體等於最長的成員佔用的記憶體。共用體使用了記憶體覆蓋技術，同一時刻只能儲存一個成員的值，如果對新的成員賦值，就會把原來成員的值覆蓋掉。

共用體也是一種自訂類型，可以通過它來建立變數，例如：

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

上面是先定義共用體，再建立變數，也可以在定義共用體的同時建立變數：

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

如果不再定義新的變數，也可以將共用體的名字省略：

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

共用體 data 中，成員 f 佔用的記憶體最多，為 8 個位元組，所以 data 類型的變數（也就是 a、b、c）也佔用 8 個位元組的記憶體，請看下面的示範：

#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，就得瞭解各個成員在記憶體中的分布。以上面的 data 為例，各個成員在記憶體中的分布如下：

成員 n、ch、m 在記憶體中“對齊”到一頭，對 ch 賦值修改的是前一個位元組，對 m 賦值修改的是前兩個位元組，對 n 賦值修改的是全部位元組。也就是說，ch、m 會影響到 n 的一部分資料，而 n 會影響到 ch、m 的全部資料。

上圖是在絕大多數 PC 機上的記憶體分布情況，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？這跟機器的儲存模式有關，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，經常使用到的一個執行個體是： 現有一張關於學生資訊和教師資訊的表格。學生資訊包括姓名、編號、性別、職業、分數，教師的資訊包括姓名、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資料是不同的。現在要求把這些資訊放在同一個表格中，並設計程式輸入人員資訊然後輸出。

如果把每個人的資訊都看作一個結構體變數的話，那麼教師和學生的前 4 個成員變數是一樣的，第 5 個成員變數可能是 score 或者 course。當第 4 個成員變數的值是 s 的時候，第 5 個成員變數就是 score；當第 4 個成員變數的值是 t 的時候，第 5 個成員變數就是 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; //輸入人員資訊 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); } //輸出人員資訊 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

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