在C语言中，还有另外一种和结构体非常类似的语法，叫做共用体（Union），它的定义格式为：

union 共用体名{
    成员列表
};

共用体有时也被称为联合或者联合体，这也是 Union 这个单词的本意。

结构体和共用体的区别在于：结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。

结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。

共用体也是一种自定义类型，可以通过它来创建变量，例如：

1. union data{
2. int n;
3. char ch;
4. double f;
5. };
6. union data a, b, c;

上面是先定义共用体，再创建变量，也可以在定义共用体的同时创建变量：

1. union data{
2. int n;
3. char ch;
4. double f;
5. } a, b, c;

如果不再定义新的变量，也可以将共用体的名字省略：

1. union{
2. int n;
3. char ch;
4. double f;
5. } a, b, c;

共用体 data 中，成员 f 占用的内存最多，为 8 个字节，所以 data 类型的变量（也就是 a、b、c）也占用 8 个字节的内存，请看下面的演示：

1. #include <stdio.h>
3. union data{
4. int n;
5. char ch;
6. short m;
7. };
9. int main(){
10. union data a;
11. printf("%d, %d\n", sizeof(a), sizeof(union data) );
12. a.n = 0x40;
13. printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
14. a.ch = '9';
15. printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
16. a.m = 0x2059;
17. printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
18. a.n = 0x3E25AD54;
19. printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
21. return 0;
22. }

运行结果：

4, 4
40, @, 40
39, 9, 39
2059, Y, 2059
3E25AD54, T, AD54

这段代码不但验证了共用体的长度，还说明共用体成员之间会相互影响，修改一个成员的值会影响其他成员。

要想理解上面的输出结果，弄清成员之间究竟是如何相互影响的，就得了解各个成员在内存中的分布。以上面的 data 为例，各个成员在内存中的分布如下：

成员 n、ch、m 在内存中“对齐”到一头，对 ch 赋值修改的是前一个字节，对 m 赋值修改的是前两个字节，对 n 赋值修改的是全部字节。也就是说，ch、m 会影响到 n 的一部分数据，而 n 会影响到 ch、m 的全部数据。

上图是在绝大多数 PC 机上的内存分布情况，如果是 51 单片机，情况就会有所不同：

通过前面的讲解，我们知道结构体（Struct）是一种构造类型或复杂类型，它可以包含多个类型不同的成员。在C语言中，还有另外一种和结构体非常类似的语法，叫做共用体（Union），它的定义格式为：

 union 共用体名

{
    成员列表
};

共用体有时也被称为联合或者联合体，这也是 Union 这个单词的本意。

结构体和共用体的区别在于：结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。

结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。

共用体也是一种自定义类型，可以通过它来创建变量，例如：

上面是先定义共用体，再创建变量，也可以在定义共用体的同时创建变量：

如果不再定义新的变量，也可以将共用体的名字省略： 

共用体 data 中，成员 f 占用的内存最多，为 8 个字节，所以 data 类型的变量（也就是 a、b、c）也占用 8 个字节的内存，请看下面的演示： 

 运行结果：

4, 4
40, @, 40
39, 9, 39
2059, Y, 2059
3E25AD54, T, AD54

这段代码不但验证了共用体的长度，还说明共用体成员之间会相互影响，修改一个成员的值会影响其他成员。

要想理解上面的输出结果，弄清成员之间究竟是如何相互影响的，就得了解各个成员在内存中的分布。以上面的 data 为例，各个成员在内存中的分布如下：

成员 n、ch、m 在内存中“对齐”到一头，对 ch 赋值修改的是前一个字节，对 m 赋值修改的是前两个字节，对 n 赋值修改的是全部字节。也就是说，ch、m 会影响到 n 的一部分数据，而 n 会影响到 ch、m 的全部数据。
上图是在绝大多数 PC 机上的内存分布情况，如果是 51 单片机，情况就会有所不同：

为什么不同的机器会有不同的分布情况呢？这跟机器的存储模式有关，我们将在VIP教程《大端小端以及判别方式》一节中展开探讨。

共用体的应用

共用体在一般的编程中应用较少，在单片机中应用较多。对于 PC 机，经常使用到的一个实例是： 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：

f 和 m 分别表示女性和男性，s 表示学生，t 表示教师。可以看出，学生和教师所包含的数据是不同的。现在要求把这些信息放在同一个表格中，并设计程序输入人员信息然后输出。

如果把每个人的信息都看作一个结构体变量的话，那么教师和学生的前 4 个成员变量是一样的，第 5 个成员变量可能是 score 或者 course。当第 4 个成员变量的值是 s 的时候，第 5 个成员变量就是 score；当第 4 个成员变量的值是 t 的时候，第 5 个成员变量就是 course。

经过上面的分析，我们可以设计一个包含共用体的结构体，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define TOTAL 4  //人员总数
struct{
    char name[20];
    int num;
    char sex;
    char profession;
    union{
        float score;
        char course[20];
    } sc;
} bodys[TOTAL];
int main(){
    int i;
    //输入人员信息
    for(i=0; i<TOTAL; i++){
        printf("Input info: ");
        scanf("%s %d %c %c", bodys[i].name, &(bodys[i].num), &(bodys[i].sex), &(bodys[i].profession));
        if(bodys[i].profession == 's'){  //如果是学生
            scanf("%f", &bodys[i].sc.score);
        }else{  //如果是老师
            scanf("%s", bodys[i].sc.course);
        }
        fflush(stdin);
    }
    //输出人员信息
    printf("\nName\t\tNum\tSex\tProfession\tScore / Course\n");
    for(i=0; i<TOTAL; i++){
        if(bodys[i].profession == 's'){  //如果是学生
            printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%f\n", bodys[i].name, bodys[i].num, bodys[i].sex, bodys[i].profession, bodys[i].sc.score);
        }else{  //如果是老师
            printf("%s\t%d\t%c\t%c\t\t%s\n", bodys[i].name, bodys[i].num, bodys[i].sex, bodys[i].profession, bodys[i].sc.course);
        }
    }
    return 0;
}

运行结果：

Input info: HanXiaoXiao 501 f s 89.5↙
Input info: YanWeiMin 1011 m t math↙
Input info: LiuZhenTao 109 f t English↙
Input info: ZhaoFeiYan 982 m s 95.0↙

Name            Num     Sex     Profession      Score / Course
HanXiaoXiao     501     f       s               89.500000
YanWeiMin       1011    m       t               math
LiuZhenTao      109     f       t               English
ZhaoFeiYan      982     m       s               95.000000

Union 的用法以及好处

• 什么是Union?

union 共用体名{
    成员列表
};

union，“联合体、共用体”，在某种程度上类似结构体struct的一种数据结构，共用体(union)和结构体(struct)同样可以包含很多种数据类型和变量。

结构体和共用体的区别在于： 结构体(struct)中所有变量是“共存”的——优点是“有容乃大”，全面；缺点是struct内存空间的分配是粗放的，不管用不用，全分配。而联合体(union)中是各变量是“互斥”的——缺点就是不够“包容”；但优点是内存使用更为精细灵活，也节省了内存空间。

结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。

结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。

• 为什么使用union？

1.解决“相同信息”的困扰，避免重复代码，提高代码的简洁性。

相同成员公用，差异成员则通过 union 区分，这就避免了代码重复，也避免了代码耦合。

2.节省内存

C语言程序常用于资源比较紧张的嵌入式设备中，因此合格的C语言程序员应该都是“抠门”的，尽可能的节约资源。如果一些数据不可能在同一时间同时被用到，则可以使用union。

• 如何使用union？

Video info 是用于描述视频信息的结构体

有视频的地方常常也会有音频，所以我们的C语言程序还需要描述音频信息。音频信息也包括名称、地址、时间等信息，不过它也有与视频不同的参数，例如采样率，通道数。所以使用C语言描述音频信息，可以使用下面这个结构体：

这样一来，C语言程序描述视频和音频就简单了，只要使用 video_info 和 audio_info 结构体就可以了：

 但是video_info 和 audio_info 仅个别成员不同，可以合并同类项：

合并以后需要描述视频和音频时，都使用 av_info 结构体：

不过，这样虽然将 video_info 和 audio_info 的重复代码合并了，同样也导致结构体所占用的内存变大了。同时代码的耦合性增强：用于描述视频的 vinfo 也能访问音频才有的 chnnl_cnt，用于描述音频的 ainfo 也能访问视频的 alg。

那这种情况下，C语言有没有办法，既能避免重复代码，又能避免耦合，同时还能节约资源呢？自然是有的，C语言中的 union 语法就是为此而设计的：

因为视音频都有名称、地址、大小信息，所以 av_info 中的 name，address，size 成员在描述视频和音频时都会被使用。视音频具有差异的几个成员则使用 union 描述，union 中的 vinfo和 ainfo 共用一块内存区域。

此时访问视频的编码算法和时间信息，可以如下实现：

访问音频的采样率和通道数，可以如下实现：

从上面这几行C语言代码可以看出，此时视音频的相同成员公用，差异成员则通过 union 区分，这就避免了代码重复，也避免了代码耦合。另外，由于union 中的 vinfo和 ainfo 共用一块内存空间，内存浪费的问题也解决了。这里说的节省内存，是相对于直接合并video_info 和 audio_info那种情况的节省。

这里继续补充一下ip地址的情况：

有ipv4自然就会有ipv6，所以一个结构体最好能同时描述出ipv6和ipv4。

这样子的话，就会省去很多重复的代码，不必为ipv4和ipv6分别定义两个结构体，只需要一个结构体就能描述它们了。

另一种节省内存的方式：

数据不会被同时应用。比如变量a 仅仅只是作为函数开头的一个循环控制值，退出循环后既不做返回值，也不作它用，这时候它所申请的栈内存空间的浪费的。b用作循环后面计算浮点数的，这时候使用union定义这个两个变量确实会节省内存