如何知道使用了 Union 中的哪个变量？

Question

如果我将 Union 声明为：

union TestUnion
{
    struct 
    {
      unsigned int Num;
      unsigned char Name[5];
    }TestStruct;
    unsigned char Total[7];
};

现在，我如何知道是使用 Total[7] 还是使用 TestStruct？

我正在使用C！ 我正在重新审视工会和结构，这个问题出现在我的脑海中。 不能使用“sizeof”，因为两者的大小相同，即 7 字节。 （这里又出现了另一个问题）

当我只用字符“a”填充“Total”并尝试 sizeof(TestUnionInstance) 时，它返回 12（Char 的大小是 1 个字节，对吧？）。所以我从中分离出结构体，发现结构体的大小是12字节而不是5+2=7字节....奇怪！ 有谁能解释一下吗？？

PS 我使用的是 Visual Studio 2008。

Answer 1

你不能。这是工会的部分意义所在。

如果您需要能够分辨，您可以使用称为标记联合的东西。有些语言内置了对这些的支持，但在 C 中，你必须自己做。这个想法是在联合中包含一个标签，您可以使用它来判断它是哪个版本。就像：

enum TestUnionTag {NUM_NAME, TOTAL};

struct {
    enum TestUnionTag tag;
    union {
        struct {
            unsigned int Num;
            unsigned char Name[5];
        } TestStruct;
        unsigned char Total[7];
    } value;
} TestUnion;

然后在您的代码中，您确保始终设置标签来说明联合的使用方式。

关于 sizeof：结构体是 12 个字节，因为 int 有 4 个字节（大多数现代编译器有一个 4 字节 int，与 long int 相同），然后是 3 个字节的填充和 5 个字节的字符（我不知道）不知道填充是在字符之前还是之后）。填充的存在使得结构体具有整数个单词长，以便内存中的所有内容都在单词边界上保持对齐。因为结构体有 12 个字节长，所以联合体也必须有 12 个字节长才能容纳它；联合不会根据其中的内容改变大小。

Answer 2

要使用的成员是您最后写信给的成员；其他人是禁区。你知道你最后一次写信给哪位成员，不是吗？毕竟，是您编写了该程序:-)

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至于您的第二个问题：允许编译器在结构中插入“填充字节”以避免未对齐的访问并使其性能更高。

example of a possible distribution of bytes inside your structure

Num    |Name     |pad
- - - -|- - - - -|x x x
0 1 2 3|4 5 6 7 8|9 a b

Answer 3

简短的回答：除了在联合体之外的结构中的某个位置添加枚举之外，没有其他办法。

enum TestUnionPart
{
  TUP_STRUCT,
  TUP_TOTAL
};

struct TestUnionStruct
{
  enum TestUnionPart Part;
  union
  {
    struct
    {
      unsigned int Num;
      unsigned char Name[5];
    } TestStruct;
    unsigned char Total[7];
  } TestUnion;
};

现在，您需要控制联合的创建，以确保正确设置枚举，例如使用类似于以下的功能：

void init_with_struct(struct TestUnionStruct* tus, struct TestStruct const * ts)
{
  tus->Part = TUP_STRUCT;
  memcpy(&tus->TestUnion.TestStruct, ts, sizeof(*ts));
}

正确值的分派现在是单个开关：

void print(struct TestUnionStruct const * tus)
{
  switch (tus->Part)
  {
    case TUP_STRUCT:
      printf("Num = %u, Name = %s\n",
             tus->TestUnion.TestStruct.Num,
             tus->TestUnion.TestStruct.Name);
      break;
    case TUP_TOTAL:
      printf("Total = %s\n", tus->TestUnion.Total);
      break;
    default:
      /* Compiler can't make sure you'll never reach this case */
      assert(0);
  }
}

---

作为旁注，我想提一下这些构造最好用 ML 系列语言来处理。

type test_struct = { num: int; name: string }
type test_union = Struct of test_struct | Total of string

Answer 4

首先，现在大多数架构上的 sizeof(int) 将为 4。如果您想要 2，您应该查看 short 或 int16_t如果您想具体的话，请参阅 C99 中的 stdint.h 标头。

其次，C 使用填充字节来确保每个struct 与字边界 (4) 对齐。所以你的结构看起来像这样：

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|      Num      |   N   a   m   e   |   |   |   |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

末尾有 3 个字节。否则，数组中的下一个struct 的Num 字段将位于一个难以对齐的位置，这会降低访问效率。

第三，联合的 sizeof 将是其最大成员的 sizeof。即使没有使用所有空间，sizeof 也将返回最大的结果。

正如其他答案所提到的，您需要某种其他方式（例如 enum）来确定使用联合的哪个字段。

Answer 5

没有办法说清楚。您应该有一些额外的标志（或联合体外部的其他方式）来说明真正使用了联合体的哪个部分。

Answer 6

包含与枚举的联合以确定存储内容的另一个示例。我发现它更加清晰、切题。

从：
https://www.cs.uic.edu/~jbell/ CourseNotes/C_Programming/Structures.html

作者：
John T. Bell 博士

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为了了解实际存储的是哪个联合字段，联合通常嵌套在结构内部，并用枚举类型指示实际存储的内容。例如：

typedef struct Flight {
    enum { PASSENGER, CARGO } type;
    union {
        int npassengers;
        double tonnages;  // Units are not necessarily tons.
    } cargo;
} Flight;

Flight flights[ 1000 ];

flights[ 42 ].type = PASSENGER;
flights[ 42 ].cargo.npassengers = 150;

flights[ 20 ].type = CARGO;
flights[ 20 ].cargo.tonnages = 356.78;