C语言共用体（C语言union用法）详解

作者：杨超月

通过前面的讲解，我们知道结构体（Struct）是一种构造类型或复杂类型，它可以包含多个类型不同的成员。在C语言中，还有另外一种和结构体非常类似的语法，叫做共用体（Union），它的定义格式为：

union 共用体名{
成员列表
};

共用体有时也被称为联合或者联合体，这也是 Union 这个单词的本意。结构体和共用体的区别在于：结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。

结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。

共用体也是一种自定义类型，可以通过它来创建变量，例如： union data{ int n; char ch; double f; }; union data a, b, c; 上面是先定义共用体，再创建变量，也可以在定义共用体的同时创建变量： union data{ int n; char ch; double f; } a, b, c; 如果不再定义新的变量，也可以将共用体的名字省略： union{ int n; char ch; double f; } a, b, c; 共用体 data 中，成员 f 占用的内存最多，为 8 个字节，所以 data 类型的变量（也就是 a、b、c）也占用 8 个字节的内存，请看下面的演示： #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; } 运行结果： 4, 4 40, @, 40 39, 9, 39 2059, Y, 2059 3E25AD54, T, AD54 这段代码不但验证了共用体的长度，还说明共用体成员之间会相互影响，修改一个成员的值会影响其他成员。

要想理解上面的输出结果，弄清成员之间究竟是如何相互影响的，就得了解各个成员在内存中的分布。以上面的 data 为例，各个成员在内存中的分布如下：

成员 n、ch、m 在内存中“对齐”到一头，对 ch 赋值修改的是前一个字节，对 m 赋值修改的是前两个字节，对 n 赋值修改的是全部字节。也就是说，ch、m 会影响到 n 的一部分数据，而 n 会影响到 ch、m 的全部数据。

上图是在绝大多数 PC 机上的内存分布情况，如果是 51 单片机，情况就会有所不同：

C语言共用体（C语言union用法）详解

为什么不同的机器会有不同的分布情况呢？这跟机器的存储模式有关，我们将在VIP教程《大端小端以及判别方式》一节中展开探讨。共用体的应用共用体在一般的编程中应用较少，在单片机中应用较多。对于 PC 机，经常使用到的一个实例是：现有一张关于学生信息和教师信息的表格。学生信息包括姓名、编号、性别、职业、分数，教师的信息包括姓名、编号、性别、职业、教学科目。请看下面的表格：

Name

Num

Sex

Profession

Score / Course

HanXiaoXiao

501

89.5

YanWeiMin

1011

math

LiuZhenTao

109

English

ZhaoFeiYan

982

95.0

f 和 m 分别表示女性和男性，s 表示学生，t 表示教师。可以看出，学生和教师所包含的数据是不同的。现在要求把这些信息放在同一个表格中，并设计程序输入人员信息然后输出。

如果把每个人的信息都看作一个结构体变量的话，那么教师和学生的前 4 个成员变量是一样的，第 5 个成员变量可能是 score 或者 course。当第 4 个成员变量的值是 s 的时候，第 5 个成员变量就是 score；当第 4 个成员变量的值是 t 的时候，第 5 个成员变量就是 course。

经过上面的分析，我们可以设计一个包含共用体的结构体，请看下面的代码： #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define TOTAL 4 //人员总数 struct{ char name[20]; int num; char sex; char profession; union{ float score; char course[20]; } sc; } bodys[TOTAL]; int main(){ int i; //输入人员信息 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'){ //如果是学生 scanf("%f", &bodys[i].sc.score); }else{ //如果是老师 scanf("%s", bodys[i].sc.course); } fflush(stdin); } //输出人员信息 printf("\nName\t\tNum\tSex\tProfession\tScore / Course\n"); for(i=0; i<TOTAL; i++){ if(bodys[i].profession == 's'){ //如果是学生 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{ //如果是老师 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; } 运行结果： 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