C++中union的使用方法

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。