• C++中union的使用方法


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    1 概述

    1.1 定义

    union即为联合,它是一种特殊的类。通过关键字union进行定义,一个union可以有多个数据成员。例如

    1.  
      union Token{
    2.  
      char cval;
    3.  
      int ival;
    4.  
      double dval;
    5.  
      };

    以上代码定义了一个名为Token的联合,该联合中包含了3个数据成员。

    1.2 互斥赋值

    在任意时刻,联合中只能有一个数据成员可以有值。当给联合中某个成员赋值之后,该联合中的其它成员就变成未定义状态了。

    1.  
      Token token;
    2.  
       
    3.  
      token.cval = 'a';
    4.  
       
    5.  
      token.ival = 1;
    6.  
       
    7.  
      token.dval = 2.5;

    以上代码定义了联合Token的一个变量token,此时token所占内存的数据如图1所示。

     

    图1 token所占内存数据

    红色方框内的数据即为token所占内存数据。因为token中长度最大的变量是double类型,所以token的长度是8个字节。

    之后首先为token的变量cval赋值,此时token所占内存的数据如图2所示。

     

    图2 token所占内存数据

    此时,token所占内存的第一个字节的值变为0x61,即字符’a’。

    接下来为token的变量ival赋值,此时token所占内存的数据如图3所示。

     

    图3 token所占内存数据

    此时,token所占内存的前四个字节变为0x00000001,即为数字1。在对token的ival赋值之后,cval的值就变为了0x01,实际上就没有意义了。

    最后,为token的变量dval赋值,此时token所占内存的数据如图4所示。

     

    图4 token所占内存数据

    此时,token所占内存的八个字节都有了相应的值。在对token的dval赋值之后,cval的值变为了0x00,而ivale的值变为了0x00000000,都没有了实际意义,也就是之前提到的未定义状态。

    1.3 访问权限

    联合可以为其成员指定public、protected和private等访问权限,默认情况下,其成员的访问权限为public。在“1.1 定义”中定义的联合Token,其三个成员的访问权限均为public。

    2 为成员指定长度

    在“1.2 互斥赋值”中提到,联合的存储空间至少能够容纳其最大的数据成员。也可以为联合的成员指定长度。通过冒号操作符来实现成员长度的指定。

    1.  
      union U {
    2.  
       
    3.  
      unsigned short int aa;
    4.  
       
    5.  
      struct {
    6.  
       
    7.  
      unsigned int bb : 7;//(bit 0-6)
    8.  
       
    9.  
      unsigned int cc : 6;//(bit 7-12)
    10.  
       
    11.  
      unsigned int dd : 3;//(bit 13-15)
    12.  
       
    13.  
      };
    14.  
       
    15.  
      } u;

    以上代码定义了一个名为U的联合,并且定义了U的变量u。联合U包含两个成员,一个是unsigned short int类型的变量,其大小为2个字节;另一个是一个自定义结构,该自定义结构中包含了3个unsigned int类型的变量。需要注意的是,每个unsigned int类型的变量的大小并不是默认的4个字节,而是通过冒号操作符指定了其大小,该大小的单位是比特。所以,联合u的大小是2个字节。

    之后,对联合u中的aa进行赋值

    u.aa = 0xE07F;

    此时,联合u所占的内存数据如图5所示。

    图5 联合u所占内存数据

    此时,u.bb所处的位置是0-6比特;u.cc所处的位置是7-12比特;u.dd所处的位置是13-15比特,如图6所示。

     

    图6 联合u的结构

    所以,此时u.bb的值是127;u.cc的值是0;u.dd的值是7。

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