（C语言）共用体union的用法举例

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以前在学校学习C语言的时候一直搞不懂那个共用体union有什么用的。工作之后才发现它的一些妙用，现举例如下：

1. 为了方便看懂代码。

比如说想写一个3 * 3的矩阵，可以这样写：
[ 注：下面用红色部分标记的地方是后来添加上去的，谢谢yrqing718的提醒！]

1. struct  Matrix
2. {
3.     union
4.     {
5.         struct
6.         {
7.             float  _f11, _f12, _f13, _f21, _f22, _f23, _f31, _f32, _f33;
8.         };
9.         float  f[3][3];
10.     }_matrix;
11. };
13. struct  Matrix m;

这两个东西共同使用相同的空间，所以没有空间浪费，在需要整体用矩阵的时候可以用
m._matrix.f （比如说传参，或者是整体赋值等）；需要用其中的几个元素的时候可以用m._matrix._f11那样可以避免用m.f[0][0]（这样不大直观，而且容易出错）。

2. 用在强制类型转换上（比强制类型转换更加容易看懂）
下面举几个例子：

（1）. 判断系统用的是big endian 还是 little endian（其定义大家可以到网上查相关资料，此略）

1. #define TRUE 1
2. #define FALSE 0
3. #define BOOL int
4. 
   
6. BOOL  isBigEndian()
7. {
8.     int  i = 1;   /* i = 0x00000001*/
9.     char  c = *(char  *)&i; /* 注意不能写成 char c = (char)i; */
10.     return  (int )c != i;
11. }

如果是little endian字节序的话，那个i = 1；的内存从小到大依次放的是：0x01 0x00 0x00 0x00，如是，按照i的起始地址变成按照char *方式（1字节）存取，即得c = 0x01；
反之亦然

也许看起来不是很清晰，下面来看一下这个：

 

1. BOOL  isBigEndian()
2. {
3.     union
4.     {
5.         int  i;
6.         char  c;
7.     }test;
8.     
9.     test.c = 2;
10.  
11.     return  test.i != 2;
12. }

这里用的是union来控制这个共享布局，有个知识点就是union里面的成员c和i都是从低地址开始对齐的。同样可以得到如此结果，而且不用转换，清晰一些。

什么，不觉得清晰？？那再看下面的例子：

（2）. 将little endian下的long long类型的值换成 big endian类型的值。已经知道系统提供了下面的api：long htonl(long lg);作用是把所有的字节序换成大端字节序。因此得出下面做法：

1. long  long  htonLL(long  long  lg)
2. {
3.     union  
4.     {
5.         struct  
6.         { 
7.             long  low;
8.             long  high;
9.         }val_1;
10.         long  long  val_2;
11.     }val_arg, val_ret;
14.     if ( isBigEndian() )
15.         return  lg;
16.     val_arg.val_2 = lg;
19.     val_ret.val_1.low = htonl( val_arg.val_1.high );
20.     val_ret.val_1.high = htonl( val_arg.val_1.low );    
22.     return  val_ret.val_2;
23. }

只要把内存结构的草图画出来就比较容易明白了。

(3).为了理解c++类的布局，再看下面一个例子。有如下类：

1. class  Test
2. {
3. public :
4.     float  getFVal(){ return  f;}
5. private :
6.     int  i;
7.     char  c;
8.     float  f;
9. };
10. Test t;

不能在类Test中增加代码，给对象中的f赋值7.0f.

1. class  Test_Cpy
2. {
3.  public :
4.     float  getVal(){ return  f;}
5.     float  setVal(float  f){ this ->f = f;}
6. private :
7.     int  i;
8.     char  c;
9.     float  f;
10. };
12. ....
14. int  main()
15. {
16.     Test t;
17.     union
18.     {
19.          Test t1, 
20.          Test_Cpy t2;
21.     }test;
23.     test.t2.setVal(7.0f);
24.     t = test.t1;
25.     assert( t.getVal() == 7.0f );   
27.     return  0;
28. }

说明：因为在增加类的成员函数时候，那个类的对象的布局基本不变。因此可以写一个与Test类一样结构的类Test_Cpy，而多了一个成员函数setVal，再用uinon结构对齐，就可以给私有变量赋值了。（这种方法在有虚机类和虚函数机制时可能失灵，故不可移植）至于详细的讨论，网上有，这个例子在实际中没有用途，只是用来考察这个内存布局的使用而已.

union在操作系统底层的代码中用的比较多，因为它在内存共赏布局上方便且直观。所以网络编程，协议分析，内核代码上有一些用到union都比较好懂，简化了设计。