# 第一章：共用体 ## 1.1 概述 * 有的时候，需要一种数据结构，在不同的场合表示不同的数据类型，如：需要一种数据结构表示学生的成绩，有的时候是`整数`，如：80、90 等；有的时候是`字符`，如：'A'、'B' 等；有的时候是`浮点数`，如：80.5、60.5 等。 * C 语言提供了`共用体`（union，联合）结构类型，用来自定义可以灵活变更的数据类型。它内部可以包含各种属性，但是同一时间只能有一个属性，因为所有的属性都保存在同一个内存地址，后面写入的属性将会覆盖前面的属性。 > [!NOTE] > > * ① 之所以，C 语言会提供共用体，就是因为其可以节省内存。 > * ② 在实际开发中，共用体并不会使用很频繁；反而，结构体的使用更加频繁！！！ > * ③ 结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。 ## 1.2 声明共用体 * 语法： ```c union 共用体名 { 数据类型1 成员名1; // 分号结尾 数据类型2 成员名2; …… 数据类型n 成员名n; } ``` * 示例： ``` c {4-8} #include // 声明公用体 union Data { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 }; int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); return 0; } ``` ## 1.3 定义公用体变量 ### 1.3.1 概述 * 定义了新的数据类型（公用体类型）以后，就可以定义该类型的变量，这与定义其他类型变量的写法是一样的。 ### 1.3.2 方式一 * 语法： ```c union 共用体类型名称 共用体变量名; ``` > [!NOTE] > > - ① 需要先定义共用体，然后再定义共用体变量。 > - ② `union` 关键字不能省略；否则， C 语言编译器将会报错。 > [!CAUTION] > > 在 C 语言中，共用体（union）和共用体变量是两个不同的概念，如下所示： > > - ① 共用体是一种自定义的数据类型，像一种模板，定义了数据的格式，不占用内存空间。 > - ② 共用体变量是根据共用体类型创建的变量，代表了一个具体的对象，用于存储数据，需要内存空间来存储。 * 示例： ```c {16} #include // 声明公用体 union Data { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 }; int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); // 定义共用体变量 union Data data ; return 0; } ``` ### 1.3.3 方式二 * 语法： ```c union 共用体名 { 数据类型1 成员名1; // 分号结尾 数据类型2 成员名2; …… 数据类型n 成员名n; } 共用体变量1，共用体变量2,...; ``` > [!NOTE] > > 在声明共用体的同时定义共用体变量。 * 示例： ```c {8} #include // 声明公用体 union Data { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 } data1,data2; // 定义共用体变量 int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); return 0; } ``` ### 1.3.4 方式三 * 语法： ```c union { 数据类型1 成员名1; // 分号结尾 数据类型2 成员名2; …… 数据类型n 成员名n; } 共用体变量1，共用体变量2,...; ``` > [!NOTE] > > - ① 在声明共用体的同时定义共用体变量，但是不给共用体名，这种方式的结构体也称为`匿名共用体`。 > - ② 和`方式二`相比，后面的代码将无法通过该共用体来定义变量，因为没有共用体名称，除非使用 `typedef` 关键字。 * 示例： ```c {4,8} #include // 声明公用体 union { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 } data1, data2; // 定义共用体变量 int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); return 0; } ``` ## 1.4 共用体变量中成员的获取和赋值 ### 1.4.1 概述 * 成员是共用体的一个组成部分，一般是基本数据类型、也可以是数组、指针、结构体等。共用体的成员也可以称为属性。 * 共用体使用点号 `.` 获取单个成员，可以进行赋值和取值。 ### 1.4.2 共用体成员赋值 * 语法： ```c 共用体变量名.成员名 = 值; // 值可以是常量或变量 ``` > [!CAUTION] > > * ① 共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。 > * ② 给共用体变量中的成员赋值的时候，尽量每次只给一个成员赋值，防止产生数据覆盖现象！！！ * 示例： ```c {19} #include // 声明公用体 union Data { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 }; int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); // 定义共用体变量 union Data data; // 赋值 data.s = 80; printf("data.s = %d\n", data.s); // data.s = 80 // 给其它成员赋值，会产生数据覆盖现象 data.g = 'A'; printf("data.s = %d\n", data.s); // data.s = 65 return 0; } ``` ### 1.4.3 使用大括号给共用体中的某个成员赋值 * 示例： ```c union 共用体类型 共用体变量 = {.}; // 只给首成员赋值 ``` ```c union 共用体类型 共用体变量 = {.xxx = xxx}; // 给任一成员赋值 ``` * 示例： ```c {16} #include // 声明公用体 union Data { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 }; int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); // 定义共用体变量并进行初始化 union Data data = {80}; printf("data.s = %d\n", data.s); // data.s = 80 return 0; } ``` * 示例： ```c #include // 声明公用体 union Data { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 }; int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); // 定义共用体变量并进行初始化 union Data data = {.g = 'A'}; printf("data.g = %c\n", data.g); // data.g = A return 0; } ``` ## 1.5 错误方式 * 不要向给结构体变量中成员一样，给超过 2 个以上的成员赋值，因为其底层的内存结构是不一样的。 > [!NOTE] > > * ① 结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。 > * ② 共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。 * 示例：错误演示 ```c #include // 声明公用体 union Data { int s; // 整数，如：80、90 char g; // 字符，如：'A'、'B' double f; // 浮点数，如：80.5、90.5 }; int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); // 定义共用体变量并进行初始化 // 错误方式，因为给超过 2 个以上的成员赋值 union Data data = {.s = 80, .g = 'A', .f = 80.5}; // [!code error] return 0; } ``` ## 1.6 应用示例 * 需求：现有一张关于学生信息和教师信息的表格。 > [!NOTE] > > 表格信息，如下所示： > > | 姓名 | 编号 | 性别 | 职业 | 分数/ 课程 | > | ---- | ---- | ----- | ---- | ---------- | > | 张三 | 1001 | 男(m) | 学生 | 89.5 | > | 李四 | 1101 | 男(m | 老师 | math | > | 王五 | 1002 | 女(f) | 学生 | English | > | 赵六 | 1102 | 男(m) | 来世 | 95.0 | * 示例： ```c #include struct Person { char name[20]; int id; char gender; // 性别 m->男 f->女 char profession; // 职业 s->学生 t->老师 union { float score; char course[20]; } sc; // sc 是一个共用体变量 }; #define TOTAL 5 int main() { // 禁用 stdout 缓冲区 setbuf(stdout, nullptr); // 定义共用体变量并进行初始化 struct Person persons[TOTAL]; printf("----------请输入学生和老师的信息-----------\n\n"); // 输入人员信息 for (int i = 0; i < TOTAL; i++) { printf("请输入姓名："); scanf("%s", persons[i].name); printf("请输入编号："); scanf("%d", &(persons[i].id)); printf("请输入性别："); scanf(" %c", &(persons[i].gender)); printf("请输入职业："); scanf(" %c", &(persons[i].profession)); if (persons[i].profession == 's') { // 如果是学生 printf("请输入学生成绩："); scanf("%f", &persons[i].sc.score); } else { // 如果是老师 printf("请输入老师课程："); scanf("%s", persons[i].sc.course); } printf("\n"); } printf("----------学生和老师的信息，如下所示：-----------\n\n"); // 输出人员信息 for (int i = 0; i < TOTAL; i++) { printf("姓名：%s ", persons[i].name); printf("编号：%d ", persons[i].id); printf("性别：%c ", persons[i].gender); printf("职业：%c ", persons[i].profession); if (persons[i].profession == 's') { // 如果是学生 printf("成绩：%f ", persons[i].sc.score); } else { // 如果是老师 printf("课程：%s ", persons[i].sc.course); } printf("\n"); } return 0; } ``` # 第二章：typedef（⭐）