union 共用体¶

方法速览¶

任务	方法	口诀
判断行为	所有成员共享同一块内存，同一时刻只有一个成员有效	全家住一间房
求大小	\(\max\)(各成员大小)，再对齐到最大成员的对齐值	取最长那根
访问成员	变量用 `.`，指针用 `->`	变量点、指针箭
与 struct 区别	struct 人人一间房（大小 \(\geq\) 成员和），union 全员一间房（大小 = 最大成员）	struct 合住、union 拼租

定义与内存布局¶

union（共用体）是让多个成员共用同一块内存的构造类型：

union Data {
    int num;      // 4 字节
    float value;  // 4 字节
    char symbol;  // 1 字节
};
union Data data;  // 只分配 4 字节（最大成员的大小）

内存布局对照（以 4 字节 union 为例）：

成员	占用的字节
`num`	全部 4 字节
`value`	全部 4 字节
`symbol`	与 `num` 的第 1 个字节重叠

三条性质：

大小 = 最大成员（再按最大对齐值补齐）：sizeof(Data) = 4，不是 \(4+4+1\)；
同一时刻只有一个成员有效：给 value 赋值后，num 里读到的是 value 的位串重解释，是垃圾值；
改一个成员，其余成员跟着变化——因为动的是同一块内存。

例：data.num = 1; data.symbol = 'A'; 之后 data.num 不再是 1——symbol 只覆盖了低 1 个字节，读出来是乱码。

成员访问¶

与 struct 完全一样：变量用 .，指针用 ->。

union Data data;        data.value = 3.14;   // 变量用 .
union Data* p = &data;  p->value = 3.14;     // 指针用 ->

初始化：不带指示符时只能初始化第一个成员：union Data d = {42}; 给的是 num。C++11 起可用 union Data d = {.value = 3.14}; 指定成员。

与 struct 的区别¶

对比项	`struct`	`union`
内存	每个成员各占一块	所有成员共享一块
大小	\(\geq\) 成员大小之和（对齐填充）	= 最大成员（对齐补齐）
有效成员	全部同时有效	同一时刻只有一个
用途	把不同类型打包在一起（点坐标）	同一块内存的多种解读（省空间/拆字节）

例：

struct S { int i; double d; };   // 4 + 4(填充) + 8 = 16 字节
union  U { int i; double d; };   // max(4, 8)      = 8 字节

union 的两个经典用途：

拆字节：把 float 与 char[4] 放进 union，写 float 读 char 数组，逐字节取出；
判大小端：u.num = 1; u.byte[0] == 1 说明低字节放在低地址（小端）。

练习题目¶

练习 1 · 成员访问（变量）¶

题目

union Data { int num; float value; char symbol; }; union Data data; 要修改 value 成员存 3.14，正确写法是（）

A. data.value = 3.14;
B. value.data = 3.14;
C. data->value = 3.14;
D. value->data = 3.14;

答案与解析

答案：A

data 是变量，用 .；data->value 是指针的写法，data 不是指针。

干扰项思路：B/D 把成员名与变量名写反；C 混淆了 . 与 ->。

练习 2 · 成员访问（指针）¶

题目

union Data* p; 要通过 p 修改 num 成员，正确写法是（）

A. p.num = 5;
B. *p.num = 5;
C. num->p = 5;
D. p->num = 5;

答案与解析

答案：D

指针用 ->；p.num 语法错误（p 不是结构体变量）；*p.num 因优先级解析为 *(p.num)，同样错误。

练习 3 · 大小 = 最大成员¶

题目

union U { char c; int i; }; 则 sizeof(U) 是（）

A. \(1\)
B. \(5\)
C. \(4\)
D. \(8\)

答案与解析

答案：C

union 大小 = 最大成员 = int 的 4 字节。

干扰项思路：B 想成了 struct 的“成员相加”。

练习 4 · 大小与对齐¶

题目

union U { char c[9]; int i; }; 则 sizeof(U) 是（）

A. \(9\)
B. \(12\)
C. \(13\)
D. \(4\)

答案与解析

答案：B

最大成员 char c[9] 占 9 字节，但对齐值是 int 的 4 → 补齐到 4 的倍数 = 12。

干扰项思路：A 忘了对齐补齐。

练习 5 · union 含 double¶

题目

union U { char c; int i; double d; }; 则 sizeof(U) 是（）

A. \(13\)
B. \(16\)
C. \(8\)
D. \(4\)

答案与解析

答案：C

最大成员 double = 8 字节，char、int 都比它小 → 8。

干扰项思路：A 成员相加；B 与 struct 的对齐算法混淆。

练习 6 · struct 与 union 大小对比¶

题目

struct S { int i; double d; }; 与 union U { int i; double d; }; 的 sizeof 分别是（）

A. \(16\) 和 \(8\)
B. \(12\) 和 \(8\)
C. \(8\) 和 \(8\)
D. \(16\) 和 \(12\)

答案与解析

答案：A

struct：\(4 + 4\)（对齐填充）\(+ 8 = 16\)；union：\(\max(4,8) = 8\)。

练习 7 · struct 相加、union 取最大¶

题目

struct S { char a; int b; }; 与 union U { char a; int b; }; 的 sizeof 分别是（）

A. \(5\) 和 \(4\)
B. \(8\) 和 \(4\)
C. \(8\) 和 \(5\)
D. \(4\) 和 \(4\)

答案与解析

答案：B

struct：char 后填充 3 字节对齐 int，共 8；union：\(\max(1,4) = 4\)。

干扰项思路：A 是“相加 vs 取最大”的裸算，忘了对齐。

练习 8 · 共享内存的直接后果¶

题目

union U { int i; char c; } u; u.i = 0x41424344; u.c = 'A'; 之后 u.i 的值（小端机）是（）

A. 不变，仍为 \(0x41424344\)
B. 未定义，程序崩溃
C. 变为 \(0\)
D. 低字节被覆盖，变为 \(0x41424341\)

答案与解析

答案：D

c 与 i 的低字节重叠：写入 'A'（\(0x41\)）只改低 8 位，高 3 字节保留。

干扰项思路：A 忽略“共享内存”；这是 union 最核心的行为。

练习 9 · 同一时刻只有一个有效¶

题目

关于 union 成员的有效性，正确的是（）

A. 所有成员始终同时有效
B. 同一时刻只有一个成员的值是有效写入的，其余是同一位串的别的解读
C. 只有第一个成员有效
D. 只有最后一个定义的成员有效

答案与解析

答案：B

最后一次写入哪个成员，哪个才有效；读其他成员得到的是同一位串按别的类型解读，通常无意义。

练习 10 · 写 A 读 B¶

题目

union U { int i; float f; } u; u.f = 1.0f; cout << u.i; 的输出是（）

A. \(1\)
B. \(0\)
C. \(1065353216\)
D. 编译错误

答案与解析

答案：C

1.0f 的 IEEE 754 位串是 \(0x3F800000\)，按 int 解读就是 \(1065353216\)——写 float 读 int，得到的是位串重解释，不是数值转换。

练习 11 · 用途：判大小端¶

题目

union U { int i; char c[4]; } u; u.i = 1; 若 u.c[0] == 1，说明机器是（）

A. 小端序
B. 大端序
C. 与字节序无关
D. 16 位机

答案与解析

答案：A

c[0] 对应最低地址的字节；低地址存着 1（低字节）→ 小端。

练习 12 · 用途：拆 float 字节¶

题目

要逐字节查看一个 float 的存储位串，最合适的工具是（）

A. 把 float 强转成 int
B. union { float f; unsigned char b[4]; }
C. 用 strlen
D. 用 sizeof

答案与解析

答案：B

union 写 float、读字节数组，同一位串两种解读——强转会改变数值（截断），拿不到原始位。

练习 13 · 什么时候选 union¶

题目

以下场景最适合用 union 的是（）

A. 存一个点的横纵坐标 \(x, y\)
B. 给函数传多个输出参数
C. 存全班同学的成绩列表
D. 一种数据包有多种格式，任意时刻只会是其中一种，想省内存

答案与解析

答案：D

互斥使用的多格式共享一块内存是 union 的本职；A、C 要同时保存多个值（B 是传参场景，用引用/指针更合适）。

练习 14 · 什么时候不能用 union¶

题目

以下场景不能用 union 的是（）

A. 判断机器字节序
B. 把 float 的 4 个字节逐个取出
C. 同时保存学生的学号（int）和年龄（int）
D. 同一块内存按需解释成 int 或 unsigned int

答案与解析

答案：C

学号和年龄要同时有效，union 同一时刻只能保一个。

练习 15 · 初始化¶

题目

union U { int i; char c; }; 执行 U u = {65}; 后（）

A. u.i 为 65，是当前有效成员
B. u.c 为 'A'，是当前有效成员
C. 两者同时有效
D. 编译错误

答案与解析

答案：A

花括号初始化只初始化第一个成员。

干扰项思路：B 位串上 c 确实读到 65，但初始化语义针对的是第一个成员 i。

练习 16 · union 作为 struct 成员¶

题目

struct S { int tag; union { int i; float f; } u; }; 关于 S 的说法正确的是（）

A. 语法错误，union 不能放进 struct
B. 合法，u 的大小是 4 字节
C. 合法，u 的大小是 8 字节
D. S 的大小等于 tag 与两个 union 成员之和

答案与解析

答案：B

union 可作 struct 成员；内部 union \(\max(4,4) = 4\) 字节，S 共 \(4 + 4 = 8\) 字节。

练习 17 · 匿名 union¶

题目

struct S { int tag; union { int i; float f; }; };（union 无名，s 是 S 的变量）则访问其中的 int 成员写作（）

A. s.u.i
B. s::i
C. s.i
D. union.s.i

答案与解析

答案：C

匿名 union 的成员直接提升到外层作用域：s.i、s.f 直接访问。

练习 18 · union 里放数组¶

题目

union U { short s[4]; int i; }; 则 sizeof(U) 是（）

A. \(4\)
B. \(2\)
C. \(12\)
D. \(8\)

答案与解析

答案：D

short s[4] 占 \(4\times2 = 8\) 字节 > int 的 4 → 8。

练习 19 · typedef union¶

题目

typedef union { int i; double d; } Data; 之后定义变量应写（）

A. union Data d;
B. Data d;
C. struct Data d;
D. Data union d;

答案与解析

答案：B

typedef 后 Data 就是类型名，直接用；union Data 反而错误（typedef 出来的名字前不再加 union 关键字）。

练习 20 · union 的类型身份¶

题目

关于 union 的说法，错误的是（）

A. union 是构造类型，不是基本数据类型
B. union 的成员默认访问权限是 public
C. 同类型 union 变量之间可以直接赋值
D. union 的大小等于所有成员大小之和

答案与解析

答案：D

union 大小 = 最大成员（对齐后）——成员之和是 struct 的算法。

练习 21 · union 赋值¶

题目

Data a, b; a.num = 7; b = a; 之后 b.num 的值（）

A. \(7\)
B. \(0\)
C. 未定义
D. 编译错误

答案与解析

答案：A

同类型 union 变量可整体赋值，整块内存拷贝——当前有效成员跟着过去。

练习 22 · 修改一个成员（半字节级）¶

题目

union U { int i; short s; } u; u.i = 0xAAAABBBB; u.s = 0; 之后 u.i 是（小端机）（）

A. \(0xAAAA0000\)
B. \(0xAAAABBBB\)
C. \(0x0000BBBB\)
D. \(0\)

答案与解析

答案：A

s 与 i 的低 16 位重叠：写入 0 只清低半，高半 \(0xAAAA\) 保留 → \(0xAAAA0000\)。

干扰项思路：B 忽略重叠；D 多清了高半；C 清错了一半。

练习 23 · 三成员大小¶

题目

union U { char c; short s; int i; }; 在 64 位环境下 sizeof(U) 是（）

A. \(1\)
B. \(2\)
C. \(4\)
D. \(7\)

答案与解析

答案：C

\(\max(1, 2, 4) = 4\)。

干扰项思路：D 成员相加。

练习 24 · 与 struct 的语义差¶

题目

同样写 x.i = 1; x.d = 2.0;（i 是 int，d 是 double），对 struct 变量与 union 变量，结果分别是（）

A. struct：两者都有效；union：只有 d 有效，i 被破坏
B. 都有效
C. 都只剩一个有效
D. union 里 i 仍然有效

答案与解析

答案：A

struct 各住各的房间互不干扰；union 一间房，后写的破坏先写的。

练习 25 · 综合辨析¶

题目

下列说法正确的是（）

A. union 变量既可以用 . 也可以用 -> 访问成员
B. sizeof(union) 不可能小于其中任何一个成员
C. union 的所有成员可以同时有效
D. union 的大小由第一个成员决定

答案与解析

答案：B

union 至少要装下最大的成员：sizeof ≥ 每个成员的大小。A：. 给变量、-> 给指针；C：只有一个有效；D：由最大成员决定。

练习 26 · 空间节省估算¶

题目

某记录要存“要么一个 int 编号、要么一个 8 字节坐标”，共 1 万条。用 union（8 字节）比用 struct（int + double，对齐后 16 字节）大约节省（）

A. \(40\) KB
B. \(80\) KB
C. \(160\) KB
D. 不节省

答案与解析

答案：B

每条省 \(16 - 8 = 8\) 字节：\(10^4 \times 8 = 8\times10^4\) 字节 \(\approx 80\) KB。

历年真题¶

2023 年 · 第 3 题¶

题目

阅读下述代码，请问修改 data 的 value 成员以存储 3.14，正确的方式是（）。

union Data {
    int num;
    float value;
    char symbol;
};
union Data data;

A. data.value = 3.14;
B. value.data = 3.14;
C. data->value = 3.14;
D. value->data = 3.14;

答案与解析

答案：A

data 是 union 变量，成员访问用 .；-> 只用于指针（union Data* p = &data; p->value = 3.14;）。B/D 成员名与变量名写反。

易错小结¶

union 大小 = 最大成员（对齐补齐），不是成员之和——成员之和是 struct 的算法；
同一时刻只有一个成员有效：写 A 读 B 得到的是位串重解释（写 1.0f 读 int 出 1065353216）；
变量用 .、指针用 ->，union 与 struct 规则相同；
花括号初始化只初始化第一个成员；
需要“同时有效”的多个值必须用 struct；union 只适合互斥解读、省空间、拆字节、判大小端。