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          Union的迷思

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          作者: 時(shí)間:2007-05-10 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 收藏
          聯(lián)合(union)在C/C++里面見(jiàn)得并不多,但是在一些對(duì)內(nèi)存要求特別嚴(yán)格的地方,聯(lián)合又是頻繁出現(xiàn),那么究竟什么是聯(lián)合、怎么去用、有什么需要注意的地方呢?就這些問(wèn)題,我試著做一些簡(jiǎn)單的回答,里面肯定還有不當(dāng)?shù)牡胤?,歡迎指出!

          1、什么是聯(lián)合?
             “聯(lián)合”是一種特殊的類(lèi),也是一種構(gòu)造類(lèi)型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 在一個(gè)“聯(lián)合”內(nèi)可以定義多種不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型, 一個(gè)被說(shuō)明為該“聯(lián)合”類(lèi)型的變量中,允許裝入該“聯(lián)合”所定義的任何一種數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)共享同一段內(nèi)存,已達(dá)到節(jié)省空間的目的(還有一個(gè)節(jié)省空間的類(lèi)型:位域)。 這是一個(gè)非常特殊的地方,也是聯(lián)合的特征。另外,同struct一樣,聯(lián)合默認(rèn)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限也是公有的,并且,也具有成員函數(shù)。

          2、聯(lián)合與結(jié)構(gòu)的區(qū)別?
             “聯(lián)合”與“結(jié)構(gòu)”有一些相似之處。但兩者有本質(zhì)上的不同。在結(jié)構(gòu)中各成員有各自的內(nèi)存空間, 一個(gè)結(jié)構(gòu)變量的總長(zhǎng)度是各成員長(zhǎng)度之和(空結(jié)構(gòu)除外,同時(shí)不考慮邊界調(diào)整)。而在“聯(lián)合”中,各成員共享一段內(nèi)存空間, 一個(gè)聯(lián)合變量的長(zhǎng)度等于各成員中最長(zhǎng)的長(zhǎng)度。應(yīng)該說(shuō)明的是, 這里所謂的共享不是指把多個(gè)成員同時(shí)裝入一個(gè)聯(lián)合變量?jī)?nèi), 而是指該聯(lián)合變量可被賦予任一成員值,但每次只能賦一種值, 賦入新值則沖去舊值。

          3、如何定義?
             例如:
              union test
              {
                test() { }
                int office;
                char teacher[5];
              };
              定義了一個(gè)名為test的聯(lián)合類(lèi)型,它含有兩個(gè)成員,一個(gè)為整型,成員名為office;另一個(gè)為字符數(shù)組,數(shù)組名為teacher。聯(lián)合定義之后,即可進(jìn)行聯(lián)合變量說(shuō)明,被說(shuō)明為test類(lèi)型的變量,可以存放整型量office或存放字符數(shù)組teacher。

          4、如何說(shuō)明?
             聯(lián)合變量的說(shuō)明有三種形式:先定義再說(shuō)明、定義同時(shí)說(shuō)明和直接說(shuō)明。
             以test類(lèi)型為例,說(shuō)明如下:
              1) union test
                 {
                   int office;
                   char teacher[5];
                 };
                 union test a,b;    /*說(shuō)明a,b為test類(lèi)型*/
              2) union test
                 {
                   int office;
                   char teacher[5];
                 } a,b;
              3) union
                 {
                   int office;
                   char teacher[5];
                 } a,b;
                 經(jīng)說(shuō)明后的a,b變量均為test類(lèi)型。
              a,b變量的長(zhǎng)度應(yīng)等于test的成員中最長(zhǎng)的長(zhǎng)度,即等于teacher數(shù)組的長(zhǎng)度,共5個(gè)字節(jié)。a,b變量如賦予整型值時(shí),只使用了4個(gè)字節(jié),而賦予字符數(shù)組時(shí),可用5個(gè)字節(jié)。

          5、如何使用?
             對(duì)聯(lián)合變量的賦值,使用都只能是對(duì)變量的成員進(jìn)行。
             聯(lián)合變量的成員表示為:聯(lián)合變量名.成員名 
             例如,a被說(shuō)明為test類(lèi)型的變量之后,可使用a.class、a.office 
             不允許只用聯(lián)合變量名作賦值或其它操作,也不允許對(duì)聯(lián)合變量作初始化賦值,賦值只能在程序中進(jìn)行。
             還要再?gòu)?qiáng)調(diào)說(shuō)明的是,一個(gè)聯(lián)合變量,每次只能賦予一個(gè)成員值。換句話(huà)說(shuō),一個(gè)聯(lián)合變量的值就是聯(lián)合變員的某一個(gè)成員值。

          6、匿名聯(lián)合
             匿名聯(lián)合僅僅通知編譯器它的成員變量共同享一個(gè)地址,而變量本身是直接引用的,不使用通常的點(diǎn)號(hào)運(yùn)算符語(yǔ)法.例如:
               #i nclude <iostream>
               void main()
               {
                   union{ 
                          int test;
                          char c; 
                         };         
                  test=5;
                  c=´a´;
                  std::cout<<i<<" "<<c;
               }
              正如所見(jiàn)到的,聯(lián)合成分象聲明的普通局部變量那樣被引用,事實(shí)上對(duì)于程序而言,這也正是使用這些變量的方式.另外,盡管被定義在一個(gè)聯(lián)合聲明中,他們與同一個(gè)程序快那的任何其他局部變量具有相同的作用域級(jí)別.這意味這匿名聯(lián)合內(nèi)的成員的名稱(chēng)不能與同一個(gè)作用域內(nèi)的其他一直標(biāo)志符沖突.
              對(duì)匿名聯(lián)合還存在如下限制:
              因?yàn)槟涿?lián)合不使用點(diǎn)運(yùn)算符,所以包含在匿名聯(lián)合內(nèi)的元素必須是數(shù)據(jù),不允許有成員函數(shù),也不能包含私有或受保護(hù)的成員。還有,全局匿名聯(lián)合必須是靜態(tài)(static)的,否則就必須放在匿名名字空間中。

          7、幾點(diǎn)需要討論的地方:
             1、聯(lián)合里面那些東西不能存放?
                我們知道,聯(lián)合里面的東西共享內(nèi)存,所以靜態(tài)、引用都不能用,因?yàn)樗麄儾豢赡芄蚕韮?nèi)存。
             2、類(lèi)可以放入聯(lián)合嗎?
                我們先看一個(gè)例子:
                class Test
                {
                public:
              Test():data(0) { }
                private:
                    int data;
                };

               typedef union _test
               {
           Test test;  
               }UI;  
               編譯通不過(guò),為什么呢?
               因?yàn)槁?lián)合里不允許存放帶有構(gòu)造函數(shù)、析夠函數(shù)、復(fù)制拷貝操作符等的類(lèi),因?yàn)樗麄児蚕韮?nèi)存,編譯器無(wú)法保證這些對(duì)象不被破壞,也無(wú)法保證離開(kāi)時(shí)調(diào)用析夠函數(shù)。
              3、又是匿名惹的禍??
                 我們先看下一段代碼: 
           class test
           {
                  public:
                       test(const  char* p);
                       test(int in);
                       const operator char*() const {return data.ch;}
                       operator long() const {return data.l;}
                  private:
               enum type {Int, String };
                      union
               {
            const char* ch;
            int i;
                }datatype;
                type stype;
                test(test&);
                test& operator=(const test&);
                  };
                 test::test(const  char *p):stype(String),datatype.ch(p)     { }
                 test::test(int in):stype(Int),datatype.l(i)     { }
               看出什么問(wèn)題了嗎?呵呵,編譯通不過(guò)。為什么呢?難道datatype.ch(p)和datatype.l(i)有問(wèn)題嗎?
               哈哈,問(wèn)題在哪呢?讓我們來(lái)看看構(gòu)造test對(duì)象時(shí)發(fā)生了什么,當(dāng)創(chuàng)建test對(duì)象時(shí),自然要調(diào)用其相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù),在構(gòu)造函數(shù)中當(dāng)然要調(diào)用其成員的構(gòu)造函數(shù),所以其要去調(diào)用datatype成員的構(gòu)造函數(shù),但是他沒(méi)有構(gòu)造函數(shù)可調(diào)用,所以出錯(cuò)。
               注意了,這里可并不是匿名聯(lián)合!因?yàn)樗竺婢o跟了個(gè)data!
              4、如何有效的防止訪(fǎng)問(wèn)出錯(cuò)?
                 使用聯(lián)合可以節(jié)省內(nèi)存空間,但是也有一定的風(fēng)險(xiǎn):通過(guò)一個(gè)不適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)成員獲取當(dāng)前對(duì)象的值!例如上面的ch、i交錯(cuò)訪(fǎng)問(wèn)。
                 為了防止這樣的錯(cuò)誤,我們必須定義一個(gè)額外的對(duì)象,來(lái)跟蹤當(dāng)前被存儲(chǔ)在聯(lián)合中的值得類(lèi)型,我們稱(chēng)這個(gè)額外的對(duì)象為:union的判別式。
                 一個(gè)比較好的經(jīng)驗(yàn)是,在處理作為類(lèi)成員的union對(duì)象時(shí),為所有union數(shù)據(jù)類(lèi)型提供一組訪(fǎng)問(wèn)函數(shù)。



          關(guān)鍵詞: Union

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