25-共用体

4.5　共用体

共用体（union）是一种数据格式，它能够存储不同的数据类型，但只能同时存储其中的一种类型。也就是说，结构可以同时存储int、long和double，共用体只能存储int、long或double。共用体的句法与结构相似，但含义不同。例如，请看下面的声明：

union one4all
{
    int int_val;
    long long_val;
    double double_val;
};

可以使用one4all变量来存储int、long或double，条件是在不同的时间进行：

one4all pail;
pail.int_val = 15;        // store an int
cout << pail.int_val;
pail.double_val = 1.38;   // store a double, int value is lost
cout << pail.double_val;

因此，pail有时可以是int变量，而有时又可以是double变量。成员名称标识了变量的容量。由于共用体每次只能存储一个值，因此它必须有足够的空间来存储最大的成员，所以，共用体的长度为其最大成员的长度。

共用体的用途之一是，当数据项使用两种或更多种格式（但不会同时使用）时，可节省空间。例如，假设管理一个小商品目录，其中有一些商品的ID为整数，而另一些的ID为字符串。在这种情况下，可以这样做：

struct widget
{
char brand[20];
int type;
union id                // format depends on widget type
{
    long id_num;        // type 1 widgets
    char id_char[20];   // other widgets
} id_val;
};
...
widget prize;
...
if (prize.type == 1)             // if-else statement (Chapter 6)
    cin >> prize.id_val.id_num;  // use member name to indicate mode
else
    cin >> prize.id_val.id_char;

匿名共用体（anonymous union）没有名称，其成员将成为位于相同地址处的变量。显然，每次只有一个成员是当前的成员：

struct widget
{
    char brand[20];
    int type;
    union                  // anonymous union
{
        long id_num;       // type 1 widgets
        char id_char[20];  // other widgets
    };
};
...
widget prize;
...
if (prize.type == 1)
    cin >> prize.id_num;
else
    cin >> prize.id_char;

由于共用体是匿名的，因此id_num和id_char被视为prize的两个成员，它们的地址相同，所以不需要中间标识符id_val。程序员负责确定当前哪个成员是活动的。

共用体常用于（但并非只能用于）节省内存。当前，系统的内存多达数GB甚至数TB，好像没有必要节省内存，但并非所有的C++程序都是为这样的系统编写的。C++还用于嵌入式系统编程，如控制烤箱、MP3播放器或火星漫步者的处理器。对这些应用程序来说，内存可能非常宝贵。另外，共用体常用于操作系统数据结构或硬件数据结构。