1. 概念
   • 在C語言中，共用體（Union）是一種特殊的數據類型。它可以在不同的時刻存儲不同類型的數據，但所有成員共享同一塊內存空間。這與結構體不同，結構體的每個成員都有自己獨立的內存空間。
2. 定義和聲明
   • 定義
     • 共用體的定義形式與結構體相似，使用關鍵字union。例如：

       union Data {
           int num;
           char ch;
           float f;
       };
       

     • 這里定義了一個名為Data的共用體，它有三個成員：int類型的num、char類型的ch和float類型的f。
   • 聲明
     • 可以在定義共用體之后聲明共用體變量。例如：

       union Data data;
       

     • 也可以在定義共用體的同時聲明共用體變量：

       union Data {
           int num;
           char ch;
           float f;
       } data;
       

3. 內存共享特性
   • 由于共用體的所有成員共享同一塊內存空間，所以共用體的大小取決于其最大成員的大小。例如，在上述union Data中，如果int占4字節，char占1字節，float占4字節，那么union Data的大小為4字節。
   • 當給共用體的一個成員賦值時，會覆蓋共用體中其他成員的值（因為它們共享內存）。例如：

     union Data data;
     data.num = 10;
     printf("num: %d\n", data.num);
     data.ch = 'a';
     printf("ch: %c\n", data.ch);
     // 此時，由于給ch賦值，num的值已經被覆蓋，再次訪問num的值是不確定的
     

4. 使用場景
   • 節省內存空間
     • 在某些情況下，如果有一組數據，這些數據不會同時使用，就可以使用共用體來節省內存空間。例如，在一個設備驅動程序中，可能有一個數據結構用于存儲設備的狀態信息，這個狀態信息可能是一個整數表示的錯誤代碼，或者是一個字符表示的設備狀態標識，使用共用體可以避免為這兩種不同類型的狀態信息分別分配獨立的內存空間。
   • 數據類型轉換
     • 共用體可以用于實現簡單的數據類型轉換。例如，將一個整數轉換為字節數組。可以定義一個共用體，其中一個成員是整數，另一個成員是字符數組，通過給整數成員賦值，然后從字符數組成員中獲取字節數據。
5. 與結構體的區別
   • 內存分配
     • 結構體的每個成員都有自己獨立的內存空間，結構體的大小是所有成員大小之和（考慮內存對齊）。而共用體所有成員共享同一塊內存空間，其大小取決于最大成員的大小。
   • 數據存儲和訪問
     • 在結構體中，可以同時存儲和訪問多個成員的值。在共用體中，同一時刻只能存儲和訪問一個成員的值，因為成員共享內存，給一個成員賦值會影響其他成員的值。
6. 注意事項
   • 數據覆蓋風險
     • 由于共用體成員共享內存，在使用共用體時要特別注意數據覆蓋的問題。如果不小心訪問了已經被覆蓋的成員的值，可能會得到錯誤的結果。
   • 類型兼容性
     • 在使用共用體進行數據轉換或操作時，要確保數據類型之間的兼容性。例如，不能將一個不兼容的數據類型賦給共用體成員，否則可能會導致程序運行時錯誤。

共用體的大端和小端

1. 大端和小端的概念

   • 大端（Big - Endian）
     • 在大端模式下，數據的高位字節存于低地址，低位字節存于高地址。例如，對于一個32位整數0x12345678，如果按照大端模式存儲在內存中，內存地址從低到高依次存放的字節為0x12、0x34、0x56、0x78。
   • 小端（Little - Endian）
     • 在小端模式下，數據的低位字節存于低地址，高位字節存于高地址。對于上述的0x12345678，按照小端模式存儲時，內存地址從低到高依次存放的字節為0x78、0x56、0x34、0x12。

2. 共用體與大端小端的關系

   • 檢測大端小端
     • 可以利用共用體的特性來檢測系統是大端模式還是小端模式。例如：

       union Endian {
           int num;
           char c[4];
       };
       
       int main() {
           union Endian e;
           e.num = 0x12345678;
           if (e.c[0] == 0x78) {
               printf("小端模式\n");
           } else {
               printf("大端模式\n");
           }
           return 0;
       }
       

     • 在這個例子中，定義了一個共用體union Endian，它有一個int類型成員num和一個char類型數組c（長度為4，因為int通常為4字節）。由于共用體成員共享同一塊內存空間，當給num賦值為0x12345678后，如果系統是小端模式，那么低地址（也就是c[0]所對應的地址）存放的是低位字節0x78；如果系統是大端模式，低地址存放的是高位字節0x12。
   • 數據存儲和訪問的影響
     • 在共用體中，如果成員的數據類型跨越多個字節（如int、float等），在不同的大端小端模式下，數據的存儲和訪問方式會有所不同。當從共用體的一個多字節成員轉換到另一個成員（例如從int成員轉換到char數組成員）時，需要考慮大端小端模式對數據字節順序的影響。例如，在網絡編程中，網絡字節序通常采用大端模式，如果要將本地小端模式系統中的數據發送到網絡上，就需要進行字節序轉換，共用體可以在這種轉換過程中起到一定的輔助作用。
   • 代碼的可移植性
     • 在編寫涉及共用體和多字節數據類型的代碼時，要考慮大端小端模式的差異以確保代碼的可移植性。如果不考慮這種差異，可能會導致數據在不同系統間傳輸或存儲時出現錯誤。例如，在一個大端模式系統中編寫的代碼，如果直接在小端模式系統中運行，可能會對共用體中的數據做出錯誤的解釋。