6.8. Объединения

Объединение — это переменная, которая может содержать (в разные моменты времени) объекты различных типов и размеров. Все требования относительно размеров и выравнивания выполняет компилятор. Объединения позволяют хранить разнородные данные в одной и той же области памяти без включения в программу машинно-зависимой информации. Эти средства аналогичны вариантным записям в Паскале.

Примером использования объединений мог бы послужить сам компилятор, заведующий таблицей символов, если предположить, что константа может иметь тип int, float или являться указателем на символ и иметь тип char *. Значение каждой конкретной константы должно храниться в переменной соответствующего этой константе типа. Работать с таблицей символов всегда удобнее, если значения занимают одинаковую по объему память и запоминаются в одном и том же месте независимо от своего типа. Цель введения в программу объединения — иметь переменную, которая бы на законных основаниях хранила в себе значения нескольких типов. Синтаксис объединений аналогичен синтаксису структур. Приведем пример объединения.

  union u_tag {
      int   ival;
      float fval;
      char  *sval;
  } u;

Переменная u будет достаточно большой, чтобы в ней поместилась переменная любого из указанных трех типов; точный ее размер зависит от реализации. Значение одного из этих трех типов может быть присвоено переменной u и далее использовано в выражениях, если это правомерно, т.е. если тип взятого из нее значения совпадает с типом последнего присвоеноого ей значения. Выполнение этого требования в каждый текущий момент — целиком на совести программиста. В том случае, если нечто запомнено как значение одного типа, а извлекается как значение другого типа, результат зависит от реализации.

Синтаксис доступа к элементам объединения следующий:

    имя-объединения.элемент

или

    указатель-на-объединение->элемент

т.е. в точности такой, как в структурах. Если для хранения типа текущего значения u использовать, скажем, переменную utype, то можно написать такой фрагмент программы:

  if (utype == INT)
      printf("%d\n", u.ival);
  else if (utype == FLOAT)
      printf("%f\n", u.fval);
  else if (utype == STRING)
      printf("%s\n", u.sval);
  else
      printf("Неверный тип %d в utype\n", utype);

Объединения могут входить в структуры и массивы, и наоборот. Запись доступа к элементу объединения, находящегося в структуре (как и структуры, находящейся в объединении), такая же, как и для вложенных структур. Например, в массиве структур

  struct {
      char *name;
      int flags;
      int utype;
      union {
          int ival;
          float fval;
          char *sval;
      } u;
  } symtab[NSYM];

к ival обращаются следующим образом:

  symtab[i].u.ival

а к первому символу строки sval можно обратиться любым из следующих двух способов:

  *symtab[i].u.sval
  symtab[i].u.sval[0]

Фактически объединение — это структура, все элементы которой имеют нулевое смещение относительно ее базового адреса и размер которой позволяет поместиться в ней самому большому ее элементу, а выравнивание этой структуры удовлетворяет всем типам входящим в объединение. Операции, применимые к структурам, годятся и для объединений, т.е. законны присваивание объединения и копирование его как единого целого, получение адреса объединения и доступ к отдельным его элементам.

Инициализировать объединение можно только значением, имеющим тип его первого элемента; таким образом, упомянутую выше переменную u можно инициализировать лишь значением типа int.

В главе 8 (на примере программы, заведующей выделением памяти) мы покажем, как, применяя объединение, можно добиться, чтобы расположение переменной было выровнено по соответствующей границе в памяти.