C语言 超详细 零基础入门 共用体(union) typedef的使用
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6、共用体类型(union)
6.1 共用体概述
有时需要一种数据结构，不同的场合表示不同的数据类型。比如，如果只用一种数据结构表示学生的“成绩”，这种结构就需要有时是整数（80、90），有时是字符（'A'、'B'），又有时是浮点数（80.5、60.5）。
**C 语言提供了共用体类型(Union 结构)，用来自定义可以灵活变更的数据结构。**它内部可以包含各种属性，但同一时间只能有一个属性，因为所有属性都保存在同一个内存地址，后面写入的属性会覆盖前面的属性。这样做的最大好处是节省内存空间。
“共用体”与“结构体”的定义形式相似，但它们的含义是不同的。
- 结构体变量所占内存长度是各成员占的内存长度之和；每个成员分别占有其自己的内存单元。
- 共用体变量所占的内存长度等于最长的成员的长度；几个成员共用一个内存区。
6.2 声明共用体
格式：
union 共用体类型名称{ 数据类型 成员名1; 数据类型 成员名2; … 数据类型 成员名n; };举例：
union Data { short m; float x; char c; };上例中， union 命令定义了一个包含三个属性的数据类型 Data。虽然包含三个属性，但是同一时间只能取到一个属性。最后赋值的属性，就是可以取到值的那个属性。
6.3 声明共用体变量
方式1：先定义共用体类型，再定义共用体变量
union Data { short m; float x; char c; }; //声明共用体变量 union Data a, b;方式2：定义共用体类型的同时定义共用体变量
union Data { short m; float x; char c; } a, b;方式3：直接定义共用体类型变量
union { short m; float x; char c; } a, b;以共用体变量a为例，它由3个成员组成，分别是m、x和c，编译时，系统会按照最长的成员为它分配内存，由于成员x的长度最长，它占4个字节，所以共用体变量a的内存空间也为4个字节。
union { short m; float x; char c; } a, b; int main(){ printf("%d\n",sizeof(a)); //4 return 0; }6.4 调用共同体变量的成员
正确的方式
方式1：
union Data a; a.c = 4;
方式2：声明共同体变量的同时，给任一成员赋值
union Data a = {.c = 4};方式3：声明共同体变量的同时，给首成员赋值
union Data a = {8};注意，方式3不指定成员名，所以只能为第一个成员进行赋值。错误的方式
union Data a = {1,1.5,'a'}; //错误的后续操作
执行完上面的代码以后， 另外取其它属性取不到值。
int main() { union Data a = {.c = 4}; printf("c is %i\n", a.c); // c is 4 printf("x is %f\n", a.x); // 未定义，x is 0.000000 }如果要让 a.x属性可以取到值，就要先为它赋值。
int main() { union Data a = {.c = 4}; printf("c is %i\n", a.c); // c is 4 printf("x is %f\n", a.x); // 未定义，x is 0.000000 a.x = 0.5; printf("x is %f\n", a.x); // x is 0.500000 printf("c is %i\n", a.c); // c is 0 }一旦为其他属性赋值，原先可以取到值的 a.c 属性就不再有效了。除了这一点，Union 结构的其他用法与 Struct 结构，基本上是一致的。
6.5 ->操作符
Union 结构也支持指针运算符 -> 。
union evaluation { //评价 int score; float grade; char level; }; int main() { union evaluation e; e.score = 85; union evaluation *p; p = &e; printf("%d\n", p->score); // 85 return 0; }上例中， p 是 e 的指针，那么 p->score等同于 e.score。
了解：Union指针与它的属性有关，当前哪个属性能够取到值，它的指针就是对应的数据类型。
union foo { int a; float b; } x; int main() { x.a = 12; int *p1 = (int *) &x; printf("%d\n", x.a); // 12 printf("%d\n", *p1); // 12 x.b = 3.141592; float *p2 = (float *) &x; printf("%f\n", x.b); // 3.141592 printf("%f\n", *p2); // 3.141592 return 0; }上例中， &x 是 foo 结构的指针，它的数据类型完全由当前赋值的属性决定。
6.6 补充说明
- 不能对共用体变量名赋值，也不能企图引用变量名来得到一个值。只能引用共用体变量中的成员。
- C99允许同类型的共用体变量互相赋值。
a.i //引用共用体变量中的整型变量i a.ch //引用共用体变量中的字符变量ch a.f //引用共用体变量中的实型变量f
printf("%d",a); //错误的 printf("%d",a.i); //正确的- C99允许用共用体变量作为函数参数。
b = a; //a和b是同类型的共用体变量，合法
- 共用体类型可以出现在结构体类型定义中，也可以定义共用体数组。反之，结构体也可以出现在共用体类型定义中，数组也可以作为共用体的成员。
6.7 练习
现有一张关于学生信息和教师信息的表格。
学生信息包括姓名、编号、性别、职业、分数；
教师的信息包括姓名、编号、性别、职业、教学科目。
请看下面的表格，请使用共用体编程完成。
name
id
gender
profession
score/course
孙悟空
12345
男(m)
学生(s)
89.5
菩提祖师
1001
男(m)
老师(t)
math
孙尚香
54321
女(f)
学生(s)
92.0
诸葛亮
34567
男(m)
老师(t)
english
#define TOTAL 2 //人员总数 struct Person { char name[20]; int id; char gender; //性别 m->男 f->女 char profession;//职业 s->学生 t->老师 union { float score; char course[20]; } sc; //sc 是一个共用体变量 }; int main() { int i; struct Person persons[TOTAL]; //定义一个结构体数组 //输入人员信息 for (i = 0; i7、typedef 的使用(熟悉)
7.1 为什么使用typedef
C语言允许为一个数据类型起一个新的别名，就像给人起“绰号”一样。
起别名的目的不是为了提高程序运行效率，而是为了编码方便。例如，有一个结构体的名字是 student，定义一个结构体变量stu1，代码如下：
struct student stu1;
struct 看起来就是多余的，但不写又会报错。如果为 struct student起了一个别名 Student，书写起来就简单了：
Student stu1;
这种写法更加简练，意义也非常明确，不管是在标准头文件中还是以后的编程实践中，都会大量使用这种别名。
7.2 使用格式
用typedef声明数组类型、指针类型，结构体类型、共用体类型等，使得编程更加方便。
1、为某个基本类型起别名
typedef 命令用来为某个类型起别名
typedef 类型名 别名;
习惯上，常把用typedef声明的类型名的第1个字母用大写表示，以便与系统提供的标准类型标识符相区别。举例：
typedef int Integer; //用Integer作为int类型别名，作用与int相同 Integer a, b; a = 1; b = 2;
Integer a, b;等同于int a, b;。
举例：
typedef unsigned char Byte; //为类型 unsign char 起别名 Byte Byte c = 'z';
注意：使用 typedef 可以为基本类型一次起多个别名。
typedef int chocolate, doughnut, mushroom; //一次性为 int 类型起了三个别名
2、为结构体、共用体起别名
为 struct、union等命令定义的复杂数据结构创建别名，从而便于引用。
struct treenode { // ... }; typedef struct treenode* Tree; //Tree 为 struct treenode* 的别名typedef 也可以与 struct 定义数据类型的命令写在一起。
typedef struct animal { char* name; int legs; int speed; } Animal;上例中，自定义数据类型时，同时使用 typedef 命令，为 struct animal 起了一个别名 Animal 。
这种情况下，C 语言允许省略 struct 命令后面的类型名。
typedef struct { char* name; int legs; int speed; } Animal;上例相当于为一个匿名的数据类型起了别名 Animal 。进而：
//使用typedef之前 struct animal dog; //使用typedef之后 Animal dog;
再举例：typedef 命令可以为 union 数据类型起别名。
typedef union { short count; float weight; float volume; } quantity;上例中， union 命令定义了一个包含三个属性的数据类型， typedef 命令为它起别名为quantity 。
3、为指针起别名
typedef 可以为指针起别名。
typedef int* intptr; int a = 10; intptr x = &a;
上例中， intptr 是 int* 的别名。不过，使用的时候要小心，这样不容易看出来，变量 x 是一个指针类型。
再举例：
typedef char* String; char * str1 = "hello"; //之前的写法 String str2 = "hello"; //现在的写法
为字符指针起别名为 String，以后使用 String声明变量时，就可以轻易辨别该变量是字符串。
4、为数组类型起别名
typedef 也可以用来为数组类型起别名。
//举例1 typedef int five_ints[5]; five_ints x = {11, 22, 33, 44, 55}; //举例2 typedef int Num[100]; //声明Num为整型数组类型名 Num a; //定义a为整型数组名，它有100个元素上例中， five_ints 是一个数组类型。我们把原有的int [5]看做是数组的类型。
举例：指针数组
typedef int (*PTR_TO_ARR)[4];
表示 PTR_TO_ARR 是类型int * [4]的别名，它是一个二维数组指针类型。接着可以使用 PTR_TO_ARR 定义二维数组指针：
PTR_TO_ARR p1, p2;
5、为函数起别名
typedef 为函数起别名的写法如下
typedef signed char (*fp)(void);
类型别名 fp 是一个指针，代表函数 signed char (*)(void) 。
再举例：
typedef int (*PTR_TO_FUNC)(int, int); PTR_TO_FUNC pfunc;
7.3 举 例
#include int add(int a, int b) { int sum = a + b; return sum; } char str[3][30] = {"尚硅谷教育", "www.atguigu.com", "010-56253825"}; typedef int(*PTR_FUNC)(int,int); typedef char (*PTR_ARR)[30]; int main() { //使用函数指针 int (*add_ptr)(int,int); add_ptr = &add; int sum = (*add_ptr)(10,20); printf("sum = %d\n",sum); //使用数组指针 char (*arr_ptr)[30]; //arr_ptr是一个指针，指向30个元素构成的char型数组 arr_ptr = str; //将str[0]的首地址赋给ptr_arr指针 for(int i = 0;i7.4 小 结
(1) typedef的方法实际上是为特定的类型指定了一个同义字(synonyms)。
(2) 用typedef只是对已经存在的类型指定一个新的类型名，而没有创造新的类型。
(3) typedef与#define是不同的。#define是在预编译时处理的，它只能作简单的字符串替换，而typedef是在编译阶段处理的，且并非简单的字符串替换。
(4) 当不同源文件中用到同一类型数据（尤其是像数组、指针、结构体、共用体等类型数据）时，常用typedef 声明这些同一的数据类型。
技巧：可以把所有的typedef名称声明单独放在一个头文件中，然后在需要用到它们的文件中用#include指令把它们包含到文件中。这样编程者就不需要在各文件中自己定义typedef名称了。
(5) 使用typedef名称有利于程序的通用与移植。有时程序会依赖于硬件特性，用typedef类型就便于移植。
某一个值在不同计算机上的类型，可能是不一样的。
int i = 100000;
上面代码在32位整数的计算机没有问题，但是在16位整数的计算机就会出错。C 语言的解决办法，就是提供了类型别名，在不同计算机上会解释成不同类型，比如 int32_t 。
int32_t i = 100000;
上例将变量 i 声明成 int32_t 类型，保证它在不同计算机上都是32位宽度，移植代码时就不会出错。
这一类的类型别名都是用 typedef 定义的。下面是类似的例子。
typedef long int ptrdiff_t; typedef unsigned long int size_t; typedef int wchar_t;
这些整数类型别名都放在头文件 stdint.h ，不同架构的计算机只需修改这个头文件即可，而无需修改代码。
7.5 应用场景
场景1：
在考研中， typedef主要用在结构体的定义过程中，如二叉树结点的结构体定义，其他地方几乎不用。新定义的结构体若没有名字，则用typedef 给它起个名字是有必要的。
场景2：
对于已有的数据类型，如int、float等已经有了简洁的名字，还有必要给它起个新名字吗？有必要，但不是在考研数据结构中。举个例子：
在一个大工程中，对于其中的一个变量，在整个工程中都已经用int 型定义过了，但是工程如果要求修改，将所有int 型换成long型，如果事先给int型起个新名字为ElemType，则在整个工程中凡是类似于int x;的语句都写成ElemType x; ，此时只需将typedef int ElemType这一句中的int 换成long 即可实现全局的数据类型替换，这就是typedef 的意义所在。（上述这些对考研答卷的实际意义并不大。）
typedef int ElemType; ElemType i1, i2, i3;
上例中，变量 i1 、 i2 、 i3 的类型都是 int。如果以后需要为它们改类型，只需要修改typedef 语句即可。
typedef long ElemType;
上面命令将变量 i1 、 i2 、 i3 的类型都改为 long。
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- 共用体类型可以出现在结构体类型定义中，也可以定义共用体数组。反之，结构体也可以出现在共用体类型定义中，数组也可以作为共用体的成员。
- C99允许用共用体变量作为函数参数。
