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我正在阅读 O'Reilly 的《实用 C 编程》一书，并阅读了有关 C 编程语言的 K&R 书籍，但我真的很难理解联合背后的概念。

它们占用了构成它们的最大数据类型的大小......并且最近分配的一个覆盖了其余的......但是为什么不根据需要使用/释放内存呢？

书中提到它用于通信，您需要设置相同大小的标志；在一个谷歌网站上，它可以消除奇数大小的内存块......但它在现代的非嵌入式内存空间中有什么用处？

你可以用它和 CPU 寄存器做一些狡猾的事情吗？它只是早期编程时代的延续吗？还是像臭名昭著的 goto 一样，仍然有一些强大的用途（可能在狭窄的内存空间中）值得保留？

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好吧，你几乎回答了你的问题：记忆。过去内存相当低，甚至节省几 KB 也很有用。

但即使在今天，也有工会有用的场景。例如，如果您想实现某种variant数据类型。最好的方法是使用联合。

这听起来并不多，但让我们假设您想使用一个变量来存储一个 4 字符串（如 ID）或 4 字节数字（可能是一些散列或实际上只是一个数字）。

如果您使用 classic struct，这将是 8 个字节长（至少，如果您不走运，也会有填充字节）。使用union它只有 4 个字节。所以你节省了 50% 的内存，这对于一个实例来说并不是很多，但想象一下拥有一百万个这样的内存。

虽然您可以通过强制转换或子类化联合来实现类似的事情，但仍然是最简单的方法。

于 2013-03-28T00:01:34.913 回答
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联合的一种用途是让两个变量占用相同的空间，结构中的第二个变量决定您要将其读取为什么数据类型。

例如，您可以有一个布尔值“isDouble”和一个联合体“doubleOrLong”，它同时具有双精度和长精度。如果 isDouble == true 将联合解释为双精度，否则将其解释为长整数。

联合的另一个用途是访问不同表示形式的数据类型。例如，如果您知道双精度在内存中的布局方式，您可以将双精度放在联合中，将其作为不同的数据类型（如 long）访问，直接访问其位、尾数、符号、指数等，并对其进行一些直接操作。

现在你真的不需要这个了，因为内存很便宜，但是在嵌入式系统中它有它的用途。

于 2013-03-27T23:57:53.933 回答
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Windows API 大量使用联合。LARGE_INTEGER就是这种用法的一个示例。基本上，如果编译器支持 64 位整数，则使用QuadPart成员；否则，手动设置低 DWORD 和高 DWORD。

于 2013-03-28T00:02:39.000 回答
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这并不是真正的拖延，因为 C 语言是在 1972 年创建的，当时内存是一个真正的问题。

您可以提出这样的论点，即在现代非嵌入式空间中，您可能不想一开始就使用 C 作为编程语言。如果您选择 C ​​作为实现语言的选择，那么您正在寻求利用 C 的优势：它高效、接近金属，从而产生紧凑、快速的二进制文件。

As such, when choosing to use C, you'd still want to take advantage of it's benefits, which includes memory-space efficiency. 对此，联盟运作良好；允许您具有一定程度的类型安全性，同时强制使用最小的内存占用空间。

于 2013-03-28T00:03:40.613 回答
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我见过它使用的一个地方是 Doom 3/idTech 4 Fast Inverse Square Root实现。

对于不熟悉该算法的人来说，它本质上需要将浮点数视为整数。旧的 Quake（和更早）版本的代码通过以下方式执行此操作：

float y = 2.0f;

// treat the bits of y as an integer
long i  = * ( long * ) &y;

// do some stuff with i

// treat the bits of i as a float
y = * ( float * ) &i;

GitHub上的原始资源

此代码获取浮点数的地址y，将其转换为指向 long 的指针（即，在 Quake 日中为 32 位整数），并将其取消引用为i. 然后它做了一些令人难以置信的奇怪的小玩意儿，反之亦然。

这样做有两个缺点。一个是复杂的地址，强制转换，取消引用过程强制y从内存中读取值，而不是从寄存器1中读取，并且在返回的路上也是如此。然而，在 Quake 时代的计算机上，浮点寄存器和整数寄存器是完全分开的，因此您几乎必须将内存推送到内存并返回以处理此限制。

第二个是，至少在 C++ 中，进行这种强制转换是非常不受欢迎的，即使在执行诸如此函数之类的相当于巫术的事情时也是如此。我确信有更多令人信服的论点，但我不确定它们是什么:)

因此，在 Doom 3 中，id 在他们的新实现中包含了以下位（它使用了一组不同的位旋转，但类似的想法）：

union _flint {
        dword                   i;
        float                   f;
};

...
union _flint seed;
seed.i = /* look up some tables to get this */;
double r = seed.f; // <- access the bits of seed.i as a floating point number

GitHub上的原始资源

理论上，在 SSE2 机器上，这可以通过单个寄存器访问；我不确定在实践中是否有任何编译器会这样做。在我看来，它仍然比早期 Quake 版本中的铸造游戏更干净一些。

1 - 忽略“足够高级的编译器”参数

于 2013-03-28T01:26:52.603 回答