Union的迷思
1、什么是聯(lián)合?
“聯(lián)合”是一種特殊的類,也是一種構造類型的數(shù)據(jù)結構。 在一個“聯(lián)合”內(nèi)可以定義多種不同的數(shù)據(jù)類型, 一個被說明為該“聯(lián)合”類型的變量中,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,已達到節(jié)省空間的目的(還有一個節(jié)省空間的類型:位域)。 這是一個非常特殊的地方,也是聯(lián)合的特征。另外,同struct一樣,聯(lián)合默認訪問權限也是公有的,并且,也具有成員函數(shù)。
2、聯(lián)合與結構的區(qū)別?
“聯(lián)合”與“結構”有一些相似之處。但兩者有本質(zhì)上的不同。在結構中各成員有各自的內(nèi)存空間, 一個結構變量的總長度是各成員長度之和(空結構除外,同時不考慮邊界調(diào)整)。而在“聯(lián)合”中,各成員共享一段內(nèi)存空間, 一個聯(lián)合變量的長度等于各成員中最長的長度。應該說明的是, 這里所謂的共享不是指把多個成員同時裝入一個聯(lián)合變量內(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];
};
定義了一個名為test的聯(lián)合類型,它含有兩個成員,一個為整型,成員名為office;另一個為字符數(shù)組,數(shù)組名為teacher。聯(lián)合定義之后,即可進行聯(lián)合變量說明,被說明為test類型的變量,可以存放整型量office或存放字符數(shù)組teacher。
4、如何說明?
聯(lián)合變量的說明有三種形式:先定義再說明、定義同時說明和直接說明。
以test類型為例,說明如下:
1) union test
{
int office;
char teacher[5];
};
union test a,b; /*說明a,b為test類型*/
2) union test
{
int office;
char teacher[5];
} a,b;
3) union
{
int office;
char teacher[5];
} a,b;
經(jīng)說明后的a,b變量均為test類型。
a,b變量的長度應等于test的成員中最長的長度,即等于teacher數(shù)組的長度,共5個字節(jié)。a,b變量如賦予整型值時,只使用了4個字節(jié),而賦予字符數(shù)組時,可用5個字節(jié)。
5、如何使用?
對聯(lián)合變量的賦值,使用都只能是對變量的成員進行。
聯(lián)合變量的成員表示為:聯(lián)合變量名.成員名
例如,a被說明為test類型的變量之后,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,也不允許對聯(lián)合變量作初始化賦值,賦值只能在程序中進行。
還要再強調(diào)說明的是,一個聯(lián)合變量,每次只能賦予一個成員值。換句話說,一個聯(lián)合變量的值就是聯(lián)合變員的某一個成員值。
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地址,而變量本身是直接引用的,不使用通常的點號運算符語法.例如:
#i nclude <iostream>
void main()
{
union{
int test;
char c;
};
test=5;
c=´a´;
std::cout<<i<<" "<<c;
}
正如所見到的,聯(lián)合成分象聲明的普通局部變量那樣被引用,事實上對于程序而言,這也正是使用這些變量的方式.另外,盡管被定義在一個聯(lián)合聲明中,他們與同一個程序快那的任何其他局部變量具有相同的作用域級別.這意味這匿名聯(lián)合內(nèi)的成員的名稱不能與同一個作用域內(nèi)的其他一直標志符沖突.
對匿名聯(lián)合還存在如下限制:
因為匿名聯(lián)合不使用點運算符,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,因為他們不可能共享內(nèi)存。
2、類可以放入聯(lián)合嗎?
我們先看一個例子:
class Test
{
public:
Test():data(0) { }
private:
int data;
};
typedef union _test
{
Test test;
}UI;
編譯通不過,為什么呢?
因為聯(lián)合里不允許存放帶有構造函數(shù)、析夠函數(shù)、復制拷貝操作符等的類,因為他們共享內(nèi)存,編譯器無法保證這些對象不被破壞,也無法保證離開時調(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) { }
看出什么問題了嗎?呵呵,編譯通不過。為什么呢?難道datatype.ch(p)和datatype.l(i)有問題嗎?
哈哈,問題在哪呢?讓我們來看看構造test對象時發(fā)生了什么,當創(chuàng)建test對象時,自然要調(diào)用其相應的構造函數(shù),在構造函數(shù)中當然要調(diào)用其成員的構造函數(shù),所以其要去調(diào)用datatype成員的構造函數(shù),但是他沒有構造函數(shù)可調(diào)用,所以出錯。
注意了,這里可并不是匿名聯(lián)合!因為它后面緊跟了個data!
4、如何有效的防止訪問出錯?
使用聯(lián)合可以節(jié)省內(nèi)存空間,但是也有一定的風險:通過一個不適當?shù)臄?shù)據(jù)成員獲取當前對象的值!例如上面的ch、i交錯訪問。
為了防止這樣的錯誤,我們必須定義一個額外的對象,來跟蹤當前被存儲在聯(lián)合中的值得類型,我們稱這個額外的對象為:union的判別式。
一個比較好的經(jīng)驗是,在處理作為類成員的union對象時,為所有union數(shù)據(jù)類型提供一組訪問函數(shù)。
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