C++聯合體詳解

一、C聯合體是什麼

聯合體是一種特殊的數據類型，能夠存儲不同類型的變量，但僅能同時存儲其中的一個。聯合體內的變量佔據相同的內存空間，這使得它們公用同一塊內存。

二、C聯合體定義並初始化

定義一個聯合體的語法與定義結構體類似，如下所示：

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

其中，tag是聯合體的名字，member是聯合體的成員，type是成員的數據類型，variable是變量名。與結構體一樣，可以通過”.”或”->”運算符來訪問聯合體的成員。

對於聯合體的初始化，也可以像結構體一樣使用花括號，例如：

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

上述代碼定義了一個聯合體u，當myInt和myFloat被初始化的時候，myChar的值被設置為0。u.myInt的值為23，因為myInt是聯合體的第一個成員，所以它的值被設置為23。

三、C聯合體與結構體

聯合體與結構體類似，都可以用來創建自定義的數據類型。不同的是，結構體它的所有成員都是同時存在的，而聯合體只能存儲其中的一個成員。舉個例子：

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

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

上面的代碼定義了一個聯合體和一個結構體。可以看出，由於聯合體一次只能存儲一個成員，因此其大小是其成員大小的最大值。而結構體的大小則是其所有成員大小的總和。

四、C聯合體面試題

考慮以下問題：

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

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

輸出結果是什麼？

答案是14，因為聯合體所佔的大小等於其中最大元素的大小，而short元素大小為2位元組，7個short元素大小為14位元組，因此聯合體佔用14個位元組，而不是7*2位元組。

五、C聯合體與位域定義

位域是C語言的一種特殊類型，它允許定義一些只佔用幾個位的結構體成員。位域的語法如下所示：

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

以上代碼定義了一個結構體，其中成員a和b佔用1個位，成員c佔用4個位。可以使用位域來節約內存，而聯合體也可以與位域一起使用，例如：

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

由於聯合體內所有成員佔用相同的內存空間，因此當使用了位域時，可使用bitField定義成員變量，通過聯合體訪問。也可通過定義 unsigned char 或其他類型為成員變量從而直接操作。

六、EPC聯合體

EPC(Electronic Product Code)聯合體是一種特定的聯合體結構，可用於存儲電子產品的詳細信息。EPC聯合體在電子標籤中使用較為廣泛，例如RFID(Radio-Frequency Identification)技術。

EPC聯合體的結構如下所示：

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等為位域，用於存儲EPC編碼的前綴、公開位、篩選器等信息，company和object則為32位和17位整型，用於存儲公司和對象相關信息。serial為10位整型，用於存儲EPC編碼的序列號。

七、聯合體C語言

C語言同時也支持聯合體，與C++類似，其定義和使用方法也非常相似。

八、C聯合體定義說明

定義一個聯合體非常簡單，只需要使用union關鍵字即可。在定義聯合體時，你需要指定其成員。以下是一些約束：

• 聯合體中不允許嵌套其他聯合體或結構體。
• 聯合體的成員可以是任意類型，包括基本類型、結構體、指針等。
• 在定義聯合體時，不能初始化聯合體的成員，只能初始化變量。

以下是一個聯合體定義的例子：

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

九、C聯合體的應用場景

在實際開發中，聯合體的應用場景非常多，以下是一些常用的應用場景：

• 讀取文件中的數據，文件中的數據可能是不同類型的數據，使用聯合體可以方便地處理這些數據。
• 嵌入式系統開發中，處理各種不同類型的傳感器數據。
• 設計通信協議時，使用聯合體可以方便地處理數據。

代碼示例：

#include <iostream>

using namespace std;

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

int main() {
    myUnion u; //聲明聯合體變量

    u.myInt = 100; //設置聯合體變量myInt的值
    cout << u.myInt << endl; //輸出結果為100

    u.myChar = 'A'; //設置聯合體變量myChar的值
    cout << u.myChar << endl; //輸出結果為A

    u.myFloat = 3.14; //設置聯合體變量myFloat的值
    cout << u.myFloat << endl; //輸出結果為3.14

    return 0;
}