引言
在C語言中，每個數據類型都有其特定的作用或使用場景。 前面我們詳細的分析了數組，結構體，今天我們來講講共用體(union)，所謂的共用體就是使用覆蓋技術讓數據成員之間相互覆蓋，以實現不同數據成員共用同一段內存。先引出概念，接下來我們從共用體與其他的數據類型區別，到共用體類型如何定義，哪些場景會使用共用體等等，逐步分析。
共用體和結構體區別
共用體(union)和結構體(struct)在類型定義， 變量定義，使用方法上都非常相似：
<code>//共用體類型定義
union test
{
\tint a
\tchar b;
};/<code>
變量的定義和使用：
<code>//定義共用體變量t1
\tunion test t1;
\t
//使用共同體t1成員
\tt1.a = 23；
\t/<code>
那兩者有什麼區別呢？結構體好比是一個袋子，袋子裡面裝了各種各樣的東西，每個東西都是獨立存在的，佔據了袋子體積； 而共用體的各個成員是一體的，彼此不獨立，它們使用同一塊內存空間，可以理解為：有時候是這個元素，有時候是另外一個元素(就像是一個多面人)，有不同的形態，更準確的說是同一塊內存空間有多種解釋方式！通過以下示意圖感受下：
接下來我們通過實例代碼，來理解其本質區別：
<code>#include <stdio.h>
//定義結構體類型
struct test1
{
\tint a;
\tchar b;
};
//定義共用體類型
union test2
{
\tint a;
\tchar b;
};
int main(void)
{
//定義結構體變量t1
\tstruct test1 t1;
//定義共用體變量2
\tunion test2 t2;
\t
\tt1.a = 23;
\tt2.a = 24;
\t
//打印變量元素
\tprintf("t1.b = %d.\\n", t1.b);
\tprintf("t2.b = %d.\\n", t2.b);
//打印結構體t1元素的地址
printf("&t1.a = %p.\\n", &t1.a);
\tprintf("&t1.b = %p.\\n", &t1.b);
\t
//打印共用體t2元素地址
\tprintf("&t2.a = %p.\\n", &t2.a);
\tprintf("&t2.b = %p.\\n", &t2.b);
\t
\treturn 0;
}/<stdio.h>/<code>
說明：
1.我們分別定義了結構體變量t1, 和共用體變量t2
2. 初始化了結構體t1中的元素a， 賦值為23，但是元素b未初始化
3. 初始化了共用體t2中的元素a, 賦值為24，同樣元素b未初始化
4. 之後我們分別打印了t1和t2成員的地址
接下來我們編譯運行，看下結果：
可以看到結構體t1的元素b未初始化，是一個隨機值(因為我們定義的t1是局部變量，定義在棧上，如果不清楚什麼是棧，什麼是堆，以及它們的特性，可以查閱我之前的文章~)。
而共用體t2元素b未初始化， 但是它的值與元素a居然相同(這不是湊巧哦，不相信的小夥伴可以自己測試下，當然前提是a的初始化的值不能超過元素b的類型值域， 同時這裡會涉及大小端的問題，這個之後會詳細分析)。同時可以看到結構體t1的元素a和b的地址是不同的， 而共用體t2的元素a和b地址是完全一致！相信到這裡大家能基本瞭解了共用體的特性： 成員之間共用一塊內存空間，只是解析方式不同。
共用體的大小
經過上面的講述，大家知道了共用體的成員其實是共享了一塊內存空間，哪麼當我們頂一個共用體類型時，它實際佔用的內存空間是多少呢？
我們先舉一個簡單的例子：
<code>#include <stdio.h>
union test
{
\tint a;
\tchar b;\t
};
int main(void)
{
\tunion test t1;
\t
//打印共用體成員的數據類型大小
\tprintf("sizeof(int) = %d.\\n", sizeof(int));
\tprintf("sizeof(char) = %d.\\n", sizeof(char));
\t
//打印共用體大小
\tprintf("sizeof(union test) = %d.\\n", sizeof(union test));
\t
\treturn 0;
}/<stdio.h>/<code>
編譯運行結果：
可以看到共用體變量t1的內存大小為4字節， 即原則上，共用體大小取決於佔據最多內存的成員的長度。需要注意這裡用的“原則”一詞，因為有時候需要考慮內存對齊問題。 我們通過以下例子來加深理解：
<code>#include <stdio.h>
//通過__attribute__指令設置1字節對齊
__attribute__((aligned(1)))
struct mystruct
{
\tchar a;
\tint b;
\tint c;
\tint d;
\tint e;
\tdouble f;
\tchar g;
\tshort h;
\tdouble i;
\tfloat j;
\t
}__attribute__((packed));
//通過__attribute__指令設置1字節對齊
__attribute__((aligned(1)))
union test
{
\tint a;
\tchar b;
\tfloat c;
\tdouble d;
\t
\tstruct mystruct my1;
}__attribute__((packed));
int main(void)
{//定義了共用體變量t1
\tunion test t1;
\t
//打印了結構體大小
\tprintf("sizeof(struct mystruct) = %d.\\n", sizeof(struct mystruct));
//打印共用體大小
\tprintf("sizeof(union test) = %d.\\n", sizeof(union test));
\t
\treturn 0;
}/<stdio.h>/<code>
分析：
1. 首先我們定義了結構體類型mystruct， 並使用__attribute__指令設置為1字節對齊
2. 定義了共用體類型，其中一個成員是上面定義的結構體mystruct類型， 同時也使用__attribute__指令設置為1字節對齊
3. 定義了共用體變量t1
4. 分別打印了結構體mystruct類型大小，和共用體test 類型大小
OK， 編譯運行：
我們可以看到共用體的大小就等於成員my1(結構體類型)的大小，再次驗證了上面的結論。
共用體的訪問方式
上面我們舉得的例子都是使用下標式訪問共用體成員，還是和數組，結構體一樣， 下標式訪問知識編譯器提供的一種語法糖， 方便開發人員使用和理解， 但是我們需要了解其本質: 共享一塊內存，只是解析方式不同。 因此我們可以通過指針方式來訪問，這也是真正理解共用體的判斷標準。
<code>#include <stdio.h>
union test
{
\tint a;
\tfloat b;
};
int main(void)
{
\tunion test t1;
\t
//下標式訪問
\tt1.a = 1123477094;
\tprintf("t1.b = %f.\\n", t1.b);
\t
//指針式訪問
\tint a = 1123477094;
\tprintf("指針方式: t1.b = %f.\\n", *(float *)&a);
\t
\treturn 0;
}/<stdio.h>/<code>
編譯運行：
從結果再次驗證共用體實質：共享一塊內存，只是解析方式不同。
總結
通過以上分析，我們瞭解了共用體的實質，如何定義和使用，以及與結構體的區別等。 之後我會講解共用體的應用場景，尤其是如何使用共用體測試系統大小端，這也是面試和筆試中出現的概率非常高的題目，如果你對大小端的概念不是很清楚，或者想了解有哪些辦法測試系統的大小端，歡迎轉發，收藏，關注，後續內容更加精彩喲~
閱讀更多 嵌入式筆記v 的文章
