C++中union的使用方法

1 概述

1.1 定義

union即為聯合，它是一種特殊的類。通過關鍵字union進行定義，一個union可以有多個數據成員。例如

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

 

以上代碼定義了一個名為Token的聯合，該聯合中包含了3個數據成員。

1.2 互斥賦值

在任意時刻，聯合中只能有一個數據成員可以有值。當給聯合中某個成員賦值之后，該聯合中的其它成員就變成未定義狀態了。

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

 

以上代碼定義了聯合Token的一個變量token，此時token所占內存的數據如圖1所示。

 

圖1 token所占內存數據

紅色方框內的數據即為token所占內存數據。因為token中長度最大的變量是double類型，所以token的長度是8個字節。

之后首先為token的變量cval賦值，此時token所占內存的數據如圖2所示。

 

圖2 token所占內存數據

此時，token所占內存的第一個字節的值變為0x61，即字符’a’。

接下來為token的變量ival賦值，此時token所占內存的數據如圖3所示。

 

圖3 token所占內存數據

此時，token所占內存的前四個字節變為0x00000001，即為數字1。在對token的ival賦值之后，cval的值就變為了0x01，實際上就沒有意義了。

最后，為token的變量dval賦值，此時token所占內存的數據如圖4所示。

 

圖4 token所占內存數據

此時，token所占內存的八個字節都有了相應的值。在對token的dval賦值之后，cval的值變為了0x00，而ivale的值變為了0x00000000，都沒有了實際意義，也就是之前提到的未定義狀態。

1.3 訪問權限

聯合可以為其成員指定public、protected和private等訪問權限，默認情況下，其成員的訪問權限為public。在“1.1 定義”中定義的聯合Token，其三個成員的訪問權限均為public。

2 為成員指定長度

在“1.2 互斥賦值”中提到，聯合的存儲空間至少能夠容納其最大的數據成員。也可以為聯合的成員指定長度。通過冒號操作符來實現成員長度的指定。

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;

 

以上代碼定義了一個名為U的聯合，並且定義了U的變量u。聯合U包含兩個成員，一個是unsigned short int類型的變量，其大小為2個字節；另一個是一個自定義結構，該自定義結構中包含了3個unsigned int類型的變量。需要注意的是，每個unsigned int類型的變量的大小並不是默認的4個字節，而是通過冒號操作符指定了其大小，該大小的單位是比特。所以，聯合u的大小是2個字節。

之后，對聯合u中的aa進行賦值

u.aa = 0xE07F;

 

此時，聯合u所占的內存數據如圖5所示。

圖5 聯合u所占內存數據

此時，u.bb所處的位置是0-6比特；u.cc所處的位置是7-12比特；u.dd所處的位置是13-15比特，如圖6所示。

 

圖6 聯合u的結構

所以，此時u.bb的值是127；u.cc的值是0；u.dd的值是7。