C++联合体详解

一、C联合体是什么

联合体是一种特殊的数据类型，能够存储不同类型的变量，但仅能同时存储其中的一个。联合体内的变量占据相同的内存空间，这使得它们公用同一块内存。

二、C联合体定义并初始化

定义一个联合体的语法与定义结构体类似，如下所示：

union tag{
    type member1;
    type member2;
    ...
}variable;

其中，tag是联合体的名字，member是联合体的成员，type是成员的数据类型，variable是变量名。与结构体一样，可以通过”.”或”->”运算符来访问联合体的成员。

对于联合体的初始化，也可以像结构体一样使用花括号，例如：

union myUnion {
    int myInt;
    float myFloat;
    char myChar;
} u = {23};

上述代码定义了一个联合体u，当myInt和myFloat被初始化的时候，myChar的值被设置为0。u.myInt的值为23，因为myInt是联合体的第一个成员，所以它的值被设置为23。

三、C联合体与结构体

联合体与结构体类似，都可以用来创建自定义的数据类型。不同的是，结构体它的所有成员都是同时存在的，而联合体只能存储其中的一个成员。举个例子：

union myUnion {
    int myInt;
    float myFloat;
    char myChar;
};

struct myStruct {
    int myInt;
    float myFloat;
    char myChar;
};

上面的代码定义了一个联合体和一个结构体。可以看出，由于联合体一次只能存储一个成员，因此其大小是其成员大小的最大值。而结构体的大小则是其所有成员大小的总和。

四、C联合体面试题

考虑以下问题：

union test{
    short s[7];
    char c;
}u;

int main(){
    printf("%d", sizeof(u));
    return 0;
}

输出结果是什么？

答案是14，因为联合体所占的大小等于其中最大元素的大小，而short元素大小为2字节，7个short元素大小为14字节，因此联合体占用14个字节，而不是7*2字节。

五、C联合体与位域定义

位域是C语言的一种特殊类型，它允许定义一些只占用几个位的结构体成员。位域的语法如下所示：

struct bitField {
    unsigned int a: 1;
    unsigned int b: 1;
    unsigned int c: 4;
};

以上代码定义了一个结构体，其中成员a和b占用1个位，成员c占用4个位。可以使用位域来节约内存，而联合体也可以与位域一起使用，例如：

union testUnion {
    struct {
        unsigned int a: 1;
        unsigned int b: 1;
        unsigned int c: 4;
    } bitField;
    unsigned char byte;
};

由于联合体内所有成员占用相同的内存空间，因此当使用了位域时，可使用bitField定义成员变量，通过联合体访问。也可通过定义 unsigned char 或其他类型为成员变量从而直接操作。

六、EPC联合体

EPC(Electronic Product Code)联合体是一种特定的联合体结构，可用于存储电子产品的详细信息。EPC联合体在电子标签中使用较为广泛，例如RFID(Radio-Frequency Identification)技术。

EPC联合体的结构如下所示：

union epc_t {
  struct {
    unsigned int header: 8;
    unsigned int filter: 3;
    unsigned int partition: 3;
    unsigned int company: 24;
    unsigned int object: 17;
    unsigned int serial: 10;
  } bits;
  unsigned char bytes[13];
};

其中，header、filter、partition等为位域，用于存储EPC编码的前缀、公开位、筛选器等信息，company和object则为32位和17位整型，用于存储公司和对象相关信息。serial为10位整型，用于存储EPC编码的序列号。

七、联合体C语言

C语言同时也支持联合体，与C++类似，其定义和使用方法也非常相似。

八、C联合体定义说明

定义一个联合体非常简单，只需要使用union关键字即可。在定义联合体时，你需要指定其成员。以下是一些约束：

联合体中不允许嵌套其他联合体或结构体。
联合体的成员可以是任意类型，包括基本类型、结构体、指针等。
在定义联合体时，不能初始化联合体的成员，只能初始化变量。

以下是一个联合体定义的例子：

union myUnion {
    int myInt;
    char myChar;
    float myFloat;
} u;

九、C联合体的应用场景

在实际开发中，联合体的应用场景非常多，以下是一些常用的应用场景：

读取文件中的数据，文件中的数据可能是不同类型的数据，使用联合体可以方便地处理这些数据。
嵌入式系统开发中，处理各种不同类型的传感器数据。
设计通信协议时，使用联合体可以方便地处理数据。

代码示例：

#include <iostream>

using namespace std;

union myUnion {
    int myInt;
    char myChar;
    float myFloat;
};

int main() {
    myUnion u; //声明联合体变量

    u.myInt = 100; //设置联合体变量myInt的值
    cout << u.myInt << endl; //输出结果为100

    u.myChar = 'A'; //设置联合体变量myChar的值
    cout << u.myChar << endl; //输出结果为A

    u.myFloat = 3.14; //设置联合体变量myFloat的值
    cout << u.myFloat << endl; //输出结果为3.14

    return 0;
}

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