寻求 C Union 的明确性

Question

typedef union {
    float flts[4];
    struct {
        GLfloat r;
        GLfloat theta;
        GLfloat phi;
        GLfloat w;
    };
    struct {
        GLfloat x;
        GLfloat y;
        GLfloat z;
        GLfloat w;
    };
} FltVector;

好的，所以我想我知道如何使用它，（或者，这就是我看到它的使用方式）即。

FltVector fltVec1 = {{1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f}};
float aaa = fltVec1.x;
etc.

但我并没有真正了解工会声明了多少存储空间（4 个浮点数？8 个浮点数？12 个浮点数？），怎么样？为什么？另外为什么在使用 FltVector {{}} 时需要两组花括号？

为什么要使用工会？为什么不做..

   struct FltVector {
        GLfloat x;
        GLfloat y;
        GLfloat z;
        GLfloat w;
   }

？

非常感谢任何指点（抱歉双关语）

Answer 1

如果 sizeof(GLfloat) == sizeof(float) 则已分配 4 个浮点数。

flts[0]、r 和 x 在这里都引用同一块内存。

在联合中，联合中声明的每个不同变量都引用同一块内存。

这里我们有 3 个变量、2 个结构体和一个数组，每个变量都从内存中的同一点开始。

Answer 2

联合允许您为不同类型的变量“回收”同一内存区域。一般来说，联合占用的存储空间与其最大的单个成员一样多，在本例中可能是 4 个浮点数。您可以使用sizeof进行检查。

在这种情况下，联合可能用于提供 1) 结构中相同浮点的替代名称（例如 x 和 r 共享相同的内存），以及 2) 访问到相同四个浮点数作为数组（例如x和flts[0]共享相同的内存）。有时，联合用于各种“黑客”（通常是不可移植的）中，以访问某些数据类型的内部结构，例如机器顺序中整数中的各个字节。

Answer 3

有几个问题:)

@Arkku 关于尺寸的说法是正确的。对齐也可以发挥作用，但可能不是在这里。

为什么这是真的，因为在任何给定时间，并集仅保留可能值之一。出于这个原因，通常将联合放在一个结构中，旁边放置一些标识哪个值有效的东西（有时称为可区分联合或scrim）。

一对大括号用于联合，另一对用于数组初始化器。

Answer 4

为什么使用 FltVector {{}} 时需要两组花括号

看整行，FltVector fltVec1 = {{1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f}};
您正在初始化联合中第一个结构体中的四个浮点数。正如您从粗体“in”中看到的，有两层嵌套。如果嵌套层次更深，甚至可以有更多的花括号。

Answer 5

在您的示例中，如果我们考虑变量的名称，则联合肯定不会用于通过 x 和 r 访问相同的内存单元（因为半径和 x 坐标不太适合），而是让用户提供两者的论点相同。当您使用笛卡尔坐标时，设置 x、y、z、w 要简单得多，并且对于径向坐标使用这些相同的名称会很尴尬。而且两者都比数组索引更简单。您可能还有另一个参数，用于给出所提供坐标的类型（笛卡尔坐标或径向坐标）。因此，您将拥有一个受歧视的工会，正如 pdbartlett 所说的那样。

在这种情况下，双层大括号是无用的，因为可以通过数组（双层大括号）或通过内部结构之一来初始化数组。

更正：双层大括号避免将输入强制转换为 GLFloats。

最后一个细节：未命名的内部结构不是标准 C，标准的做法是为内部结构命名，如

typedef union {
    float flts[4];
    struct {
        float r;
        float theta;
        float phi;
        float w;
    } cartesian;
    struct {
        float x;
        float y;
        float z;
        float w;
    } radial;
} FltVector;

FltVector f = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };

int main(int argc, char * argv[]){
    printf("flts[0]=%f f.radial.r=%f f.cartesian.x=%f\n",
        f.flts[0], f.radial.r, f.cartesian.x);
}

Answer 6

如前所述，代码使用不同的名称和数据类型分配相同的内存。有时，允许处理命名向量组件 (xyzw) 会很舒服，而在其他时候仍然能够将向量视为数组。

不过，笛卡尔结构和径向结构的名称似乎互换了。 “r”、“theta”和“phi”是径向坐标的常用名称，而不是通常表示为“x”、“y”和“z”的笛卡尔坐标。

我认为值得注意的是，使用不同的表示形式并不严格符合标准（但可能在所有现有的 C 实现上都可以正常工作），原因有两个：

1. 读取不是最近写入的联合成员会产生未定义的结果。不过，任何理智的实现都会返回存储在该内存中的值。
2. 编译器可能会在结构成员之间添加填充（出于性能原因），而数组则不会被填充。不过，在任何现代 CPU 上，这种情况都不太可能发生。