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  • 【 转】 C/C++结构体和联合体的区别

    联合体
    用途:使几个不同类型的变量共占一段内存(相互覆盖)

    结构体是一种构造数据类型
    用途:把不同类型的数据组合成一个整体-------自定义数据类型

    总结:

    声明一个联合体:

     

    union abc
    {  
        int i;  
        char m;  
     };
    

    1. 在联合体abc中,整型量i和字符m公用同一内存位置。

    2. 当一个联合被说明时,编译程序自动地产生一个变量,其长度为联合中最大的变量长度。

    ========================================================================================================

    结构体变量所占内存长度是各成员占的内存长度的总和。

    共同体变量所占内存长度是各最长的成员占的内存长度。

    共同体每次只能存放哪个的一种!!

    共同体变量中起作用的成员是最后一次存放的成员,在存入新的成员后原有的成员失去了作用!

    =====================================================================================

    Struct与Union主要有以下区别:

    1. struct和union都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, union中只存放了一个被选中的成员, 而struct的所有成员都存在。在struct中,各成员都占有自己的内存空间,它们是同时存在的。一个struct变量的总长度等于所有成员长度之和。在Union中,所有成员不能同时占用它的内存空间,它们不能同时存在。Union变量的长度等于最长的成员的长度。

    2. 对于union的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于struct的不同成员赋值是互不影响的。

    C/C++程序的编写中,当多个基本数据类型或复合数据结构要占用同一片内存时,我们要使用联合体;当多种类型,多个对象,多个事物只取其一时(我们姑且通俗地称其为“n 选1”),我们也可以使用联合体来发挥其长处。

    首先看一段代码:

     1 union myun  
     2 {  
     3      struct { int x; int y; int z; }u;  
     4      int k;  
     5 }a;  
     6 int main()  
     7 {  
     8      a.u.x =4;  
     9      a.u.y =5;  
    10      a.u.z =6;  
    11      a.k = 0;  
    12      printf("%d %d %d
    ",a.u.x,a.u.y,a.u.z);  
    13      return 0;  
    14 } 

    union类型是共享内存的,以size最大的结构作为自己的大小,这样的话,myun这个结构就包含u这个结构体,而大小也等于u这个结构体的大小,在内存中的排列为声明的顺序x,y,z从低到高,然后赋值的时候,在内存中,就是x的位置放置4,y的位置放置5,z的位置放置6,现在对k赋值,对k的赋值因为是union,要共享内存,所以从union的首地址开始放置,首地址开始的位置其实是x的位置,这样原来内存中x的位置就被k所赋的值代替了,就变为0了,这个时候要进行打印,就直接看内存里就行了,x的位置也就是k的位置是0,而 y,z的位置的值没有改变,所以应该是0,5,6

    ==========================================================================================================================================================

    1. struct的巨大作用

    面对一个大型C/C++程序时,只看其对struct的使用情况我们就可以对其编写者的编程经验进行评估。因为一个大型的C/C++程序,势必要涉及一些(甚至大量)进行数据组合的结构体,这些结构体可以将原本意义属于一个整体的数据组合在一起。从某种程度上来说,会不会用struct,怎样用struct是区别一个开发人员是否具备丰富开发经历的标志。在网络协议、通信控制、嵌入式系统的C/C++编程中,我们经常要传送的不是简单的字节流(char型数组),而是多种数据组合起来的一个整体,其表现形式是一个结构体。经验不足的开发人员往往将所有需要传送的内容依顺序保存在char型数组中,通过指针偏移的方法传送网络报文等信息。这样做编程复杂,易出错,而且一旦控制方式及通信协议有所变化,程序就要进行非常细致的修改。一个有经验的开发者则灵活运用结构体,举一个例子,假设网络或控制协议中需要传送三种报文,其格式分别为packetA、packetB、packetC:

     1 struct structA   
     2 {  
     3     int a;  
     4     char b;  
     5 };  
     6 struct structB   
     7 {  
     8     char a;  
     9     short b;  
    10 };  
    11 struct structC  
    12 {  
    13     int a;  
    14     char b;  
    15     float c;  
    16 } 

    优秀的程序设计者这样设计传送的报文:

     1 struct CommuPacket  
     2 {  
     3     int iPacketType;  //报文类型标志  
     4     union         //每次传送的是三种报文中的一种,使用union  
     5     {  
     6         struct structA packetA;  
     7         struct structB packetB;  
     8         struct structC packetC;  
     9     }  
    10 }; 

    ====================================================================================================================

     

    2. struct成员对齐

     

    Intel、微软等公司曾经出过一道类似的面试题:

     1 #include <iostream.h>  
     2 #pragma pack(8)  
     3 struct example1  
     4 {  
     5     short a;  
     6     long b;  
     7 };  
     8 struct example2  
     9 {  
    10     char c;  
    11     example1 struct1;  
    12     short e;      
    13 };  
    14 #pragma pack()  
    15 int main(int argc, char* argv[])  
    16 {  
    17     example2 struct2;  
    18     cout << sizeof(example1) << endl;  
    19     cout << sizeof(example2) << endl;  
    20     cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2) << endl;  
    21     return 0;  
    22 }  

    答案是:

    8
    16
    4

    不明白?还是不明白?下面一一道来:

    2.1 自然对界

        struct是一种复合数据类型,其构成元素既可以是基本数据类型(如int、long、float等)的变量,也可以是一些复合数据类型(如 array、struct、union等)的数据单元。对于结构体,编译器会自动进行成员变量的对齐,以提高运算效率。缺省情况下,编译器为结构体的每个 成员按其自然对界(natural alignment)条件分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储,第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

        自然对界(natural alignment)即默认对齐方式,是指按结构体的成员中size最大的成员对齐。

        例如:

    1 struct naturalalign  
    2 {  
    3     char a;  
    4     int b;  
    5     char c;  
    6 };  

    在上述结构体中,size最大的是short,其长度为2字节,因而结构体中的char成员a、c都以2为单位对齐,sizeof(naturalalign)的结果等于6;

    如果改为:

    1 struct naturalalign  
    2 {  
    3     char a;  
    4     int b;  
    5     char c;  
    6 };  

    其结果显然为12。

    2.2 指定对界

    一般地,可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件:

        使用伪指令#pragma pack (n),编译器将按照n个字节对齐;
        使用伪指令#pragma pack (),取消自定义字节对齐方式。

      注意:如果#pragma pack (n)中指定的n大于结构体中最大成员的size,则其不起作用,结构体仍然按照size最大的成员进行对界。

    例如:

    1 #pragma pack (n)  
    2 struct naturalalign  
    3 {  
    4     char a;  
    5     int b;  
    6     char c;  
    7 };  

    n为4、8、16时,其对齐方式均一样,sizeof(naturalalign)的结果都等于12。而当n为2时,其发挥了作用,使得sizeof(naturalalign)的结果为8。

    2.3 面试题的解答

      至此,我们可以对Intel、微软的面试题进行全面的解答。

      程序中第2行#pragma pack (8)虽然指定了对界为8,但是由于struct example1中的成员最大size为4(long变量size为4),故struct example1仍然按4字节对界,struct example1的size为8,即第18行的输出结果;

      struct example2中包含了struct example1,其本身包含的简单数据成员的最大size为2(short变量e),但是因为其包含了struct example1,而struct example1中的最大成员size为4,struct example2也应以4对界,#pragma pack (8)中指定的对界对struct example2也不起作用,故19行的输出结果为16;

      由于struct example2中的成员以4为单位对界,故其char变量c后应补充3个空,其后才是成员struct1的内存空间,20行的输出结果为4。

    3. C和C++之间结构体的深层区别

          在C++语言中struct具有了“类” 的功能,其与关键字class的区别在于struct中成员变量和函数的默认访问权限为public,而class的为private。

    例如,定义struct类和class类:

    struct structA  
    {  
          char a;  
          …  
    }  
    class classB  
    {  
          char a;  
          …  
    }  

    则:

    struct A a;  
    a.a = 'a';    //访问public成员,合法  
    classB b;  
    b.a = 'a';    //访问private成员,不合法  

    许多文献写到这里就认为已经给出了C++中struct和class的全部区别,实则不然,另外一点需要注意的是:

      C++中的struct保持了对C中struct的全面兼容(这符合C++的初衷——“a better c”),因而,下面的操作是合法的:

    1 //定义struct  
    2 struct structA  
    3 {  
    4     char a;  
    5     char b;  
    6     int c;  
    7 };  
    8 structA a = {'a' , 'a' ,1};    // 定义时直接赋初值  

    struct可以在定义的时候直接以{ }对其成员变量赋初值,而class则不能。

    4. struct编程注意事项

    看看下面的程序:

     1 #include <iostream.h>  
     2 struct structA  
     3 {  
     4     int iMember;  
     5     char *cMember;  
     6 };  
     7 int main(int argc, char* argv[])  
     8 {  
     9     structA instant1,instant2;  
    10     char c = 'a';      
    11     instant1.iMember = 1;  
    12     instant1.cMember = &c;  
    13     instant2 = instant1;  
    14     cout << *(instant1.cMember) << endl;  
    15     *(instant2.cMember) = 'b';  
    16     cout << *(instant1.cMember) << endl;  
    17     return 0;  
    18 }  

    14行的输出结果是:a
    16行的输出结果是:b

      Why?我们在15行对instant2的修改改变了instant1中成员的值!

      原因在于13行的instant2 = instant1赋值语句采用的是变量逐个拷贝,这使得instant1和instant2中的cMember指向了同一片内存,因而对instant2的修改也是对instant1的修改。

      在C语言中,当结构体中存在指针型成员时,一定要注意在采用赋值语句时是否将2个实例中的指针型成员指向了同一片内存。

      在C++语言中,当结构体中存在指针型成员时,我们需要重写struct的拷贝构造函数并进行“=”操作符重载。

    ===================================================================================================================

    C语言中的结构体(struct)和联合体(union)的简介

    看到有朋友介绍union,我以前还没有用过这个东西呢,也不懂,就去搜了点资料来看,也转给大家,希望坛子里的给予改正或补充。谢谢!

    联 合(union) 
    1. 联合说明和联合变量定义 
    联合也是一种新的数据类型, 它是一种特殊形式的变量。 
    联合说明和联合变量定义与结构十分相似。其形式为
    union 联合名
    数据类型 成员名
    数据类型 成员名


    ... 
    } 联合变量名
    联合表示几个变量公用一个内存位置, 在不同的时间保存不同的数据类型 和不同长度的变量。 
    下例表示说明一个联合a_bc:

    union a_bc{   
        int i;   
        char mm;   
    };   

    再用已说明的联合可定义联合变量。 
    例如用上面说明的联合定义一个名为lgc的联合变量, 可写成
    union a_bc lgc; 
    在联合变量lgc中, 整型量i和字符mm公用同一内存位置。 
    当一个联合被说明时, 编译程序自动地产生一个变量, 其长度为联合中最大的变量长度。 
    联合访问其成员的方法与结构相同。同样联合变量也可以定义成数组或指针,但定义为指针时, 也要用"->;"符号,此时联合访问成员可表示成
    联合名->;成员名 
    另外, 联合既可以出现在结构内, 它的成员也可以是结构。 

    例如:

    struct{   
        int age;   
        char *addr;   
        union{   
            int i;   
            char *ch;   
        }x;   
    }y[10];  

    若要访问结构变量y[1]中联合x的成员i, 可以写成
    y[1].x.i; 
    若要访问结构变量y[2]中联合x的字符串指针ch的第一个字符可写成
    *y[2].x.ch; 
    若写成"y[2].x.*ch;"是错误的。

    2. 结构和联合的区别 
    结构和联合有下列区别
    1. 结构和联合都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, 联合转只存放了一个被选中的成员, 而结构的所有成员都存在。 
    2. 对于联合的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于结构的不同成员赋值是互不影响的。 
    下面举一个例了来加深对联合的理解。 

    例4:

     1 #include <stdio.h>
     2 main()   
     3 {   
     4     union{    
     5     int i;   
     6     struct{    
     7         char first;   
     8         char second;   
     9     }half;   
    10 }number;   
    11   
    12 number.i=0x4241;    
    13 printf("%c%cn", number.half.first, number.half.second);   
    14 number.half.first='a';    
    15 number.half.second='b';   
    16 printf("%xn", number.i);   
    17 getchar();   
    18 }   

    输出结果为:

    AB

    6261

    从上例结果可以看出: 当给i赋值后, 其低八位也就是first和second的值;当给first和second赋字符后, 这两个字符的ASCII码也将作为i的低八位

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