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C语言共用体union的例子（3个）

共用体（Union）是C语言中一种特殊的数据类型，它允许在相同的内存位置存储不同类型的数据。这种结构非常有用，尤其是在需要节省内存，或者处理不同类型数据的场景中。让我们通过一些具体的例子来深入理解共用体的概念和应用。
 

共用体的定义方式与结构体类似，但是它的所有成员共享同一块内存空间。这意味着，虽然共用体可以拥有多个成员，但在任何时刻只有一个成员可以存储有效的值。共用体的大小由其最大成员的大小决定。

例子1：共用体的简单使用

让我们从一个简单的例子开始，来看看共用体是如何工作的：

#include <stdio.h>

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main() {
    union Data data;

    data.i = 10;
    printf("data.i: %d\n", data.i);

    data.f = 220.5;
    printf("data.f: %.2f\n", data.f);

    strcpy(data.str, "C Programming");
    printf("data.str: %s\n", data.str);

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个名为 Data 的共用体，它包含三个成员：一个整型 i、一个浮点型 f 和一个字符数组 str。我们可以使用任何一个成员来存储数据，但每次只能使用一个。


让我们运行这个程序，看看输出结果：

data.i: 10
data.f: 220.50
data.str: C Programming

从输出结果我们可以看到，每次赋值都会覆盖之前的值。这是因为共用体的所有成员共享同一块内存空间。当我们给 data.f 赋值时，它覆盖了之前存储在 data.i 中的值。同样，当我们给 data.str 赋值时，它又覆盖了存储在 data.f 中的值。

例子2：共用体处理不同类型的数据

共用体的一个重要应用是在需要处理不同类型的数据，但又想节省内存空间的情况下。例如，假设我们正在开发一个图形程序，需要处理不同类型的图形，如圆形和矩形。我们可以使用共用体来存储这些不同图形的属性：

#include <stdio.h>

#define PI 3.14159

union Shape {
    struct {
        float radius;
    } circle;
    struct {
        float length;
        float width;
    } rectangle;
};

int main() {
    union Shape shape;
    char shape_type;

    printf("Enter shape type (c for circle, r for rectangle): ");
    scanf("%c", &shape_type);

    if (shape_type == 'c') {
        printf("Enter radius of the circle: ");
        scanf("%f", &shape.circle.radius);
        float area = PI * shape.circle.radius * shape.circle.radius;
        printf("Area of the circle: %.2f\n", area);
    } else if (shape_type == 'r') {
        printf("Enter length of the rectangle: ");
        scanf("%f", &shape.rectangle.length);
        printf("Enter width of the rectangle: ");
        scanf("%f", &shape.rectangle.width);
        float area = shape.rectangle.length * shape.rectangle.width;
        printf("Area of the rectangle: %.2f\n", area);
    } else {
        printf("Invalid shape type\n");
    }

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个名为 Shape 的共用体，它包含两个匿名结构体成员：一个用于表示圆形，另一个用于表示矩形。这样，我们就可以使用同一个变量来存储不同类型的图形数据，而不需要为每种图形都分配单独的内存空间。
 

程序会根据用户输入的图形类型，使用相应的共用体成员来存储和计算图形的面积。这种方法既节省了内存，又提供了灵活处理不同数据类型的能力。

例子3：共用体处理不同类型的二进制数据

共用体还经常用于处理不同数据类型的二进制数据。例如，我们可以使用共用体来查看一个整数的字节表示：

#include <stdio.h>

union IntegerBytes {
    int value;
    unsigned char bytes[sizeof(int)];
};

int main() {
    union IntegerBytes num;
    num.value = 0x12345678;

    printf("Integer value: 0x%X\n", num.value);
    printf("Byte representation: ");
    for (int i = 0; i < sizeof(int); i++) {
        printf("%02X ", num.bytes[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个共用体 IntegerBytes，它包含一个整数和一个字节数组。通过这个共用体，我们可以方便地查看整数在内存中的字节表示。
 

运行这个程序，我们可能会看到类似以下的输出（具体输出可能因系统的字节序而异）：

Integer value: 0x12345678
Byte representation: 78 56 34 12

这个输出展示了整数 0x12345678 在内存中的字节表示。注意字节的顺序是反的，这是因为大多数现代计算机使用小端字节序（little-endian）。
 

共用体在C语言中是一个比较特殊的数据类型，它不仅可以帮助我们节省内存，还能让我们以不同的方式查看和操作同一块内存中的数据。然而，使用共用体时需要格外小心，因为不恰当的使用可能导致数据的错误解释或意外覆盖。

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