联合正确用法

Question

我对联合的理解是它的所有值都分配在同一个内存地址中，并且内存空间与联合中最大的成员一样大。但我不明白我们将如何实际使用它们。 根据The C++ Programming Language，这是一个使用联合更可取的代码。

enum Type { str, num };

struct Entry {
     char* name;
     Type t;
     char* s;  // use s if t==str
     int i;    // use i if t==num
};

void f(Entry* p)
{
     if (p->t == str)
           cout << p->s;
     // ...
}

在此之后 Bjarne 说：

成员 s 和 i 永远不能同时使用，因此浪费空间。通过指定两者都应该是联合的成员，可以很容易地恢复它，如下所示： 联合价值{ 字符* s; 诠释我; }; 该语言不跟踪联合持有哪种值，因此程序员必须这样做： 结构入口{ 字符*名称； 类型 t; 价值 v; // 如果 t==str 则使用 v.s;如果 t==num 使用 v.i }; 无效 f(条目* p) { 如果 (p->t == str) cout vs. // ... }

谁能进一步解释生成的联合代码？如果我们把它变成一个联合，实际会发生什么？

Answer 1

假设您有一台 32 位机器，具有 32 位整数和指针。您的结构可能如下所示：

[0-3] name
[4-7] type
[8-11] string
[12-15] integer

这是 16 个字节，但由于 type（您的代码中的 t）确定哪个字段有效，我们不需要同时实际存储 string 和 integer 字段。所以我们可以改一下代码：

struct Entry {
  char* name;
  Type t;
  union {
    char* s;  // use s if t==str
    int i;    // use i if t==num
  } u;
};

现在的布局是：

[0-3] name
[4-7] type
[8-11] string
[8-11] integer

在 C++ 中，您最近分配的任何内容都是联合的“有效”成员，但无法知道本质上是哪个成员，因此您必须自己存储它。这种技术通常被称为“区分联合”，“鉴别器”是type 字段。

所以第二个结构需要 12 个字节而不是 16 个字节。如果您要存储大量它们，或者它们来自网络或磁盘，您可能会关心这一点。否则，这并不重要。

Answer 2

对于下面的联合，

union mix_types {
  int l;
  struct {
    short hi;
    short lo;
    } s;
  char c[4];
} mix;

内存结构如下：-

Answer 3

使用联合的另一种方法是使用不同的类型访问相同的数据。一个例子是 DirectX 矩阵结构，

typedef struct _D3DMATRIX {
    union {
        struct {
            float        _11, _12, _13, _14;
            float        _21, _22, _23, _24;
            float        _31, _32, _33, _34;
            float        _41, _42, _43, _44;

        };
        float m[4][4];
    };
} D3DMATRIX;

现在你可以做，

D3DMATRIX d;
d._11 = 20;
// Now the value of m[0][0] is 20
assert(d._11 == m[0][0]);