C语言学习之联合类型

前言

联合(union)是一种特殊的数据类型，和结构体很像，结构体各成员变量有自己独立的存储位置，而联合的成员变量共享同一片存储区域，因此联合变量再一个时刻只能保存它的某一个成员的值。

联合的定义和初始化

联合的定义方式与结构体是一样的，只是把关键字 struct 改成 union：

union [标签名称]
{
	成员声明列表
};

下面的例子定义了一个名为Data的联合类型，它有 3 个成员：i、x 和 str：

union Data 
{ 
	int i; 
	double x; 
	char str[16]; 
};

这种类型的对象可以存储一个整数、一个浮点数或一个短字符串。

下面的声明定义了一个 union Data 类型的对象 var 和一个 unionData 类型的数组 myData，它有 100 个元素（联合的空间大小为它最大成员的空间大小）：

union Data var, myData[100];

联合成员值的获取和修改

获取联合成员值的方式和获取结构体成员的方式一样。但是与结构体不同的是，当改变一个联合成员的值时，实际上修改了该联合所有成员的值。

联合的初始化

与结构一样，C99 允许在初始化器中使用成员指示符来指示哪个成员被初始化。而且，如果初始化器没有成员指示符，那么就与联合内的第一个成员关联。具有自动存储类的联合对象也可以使用已有的同类型对象来初始化。下面是一些初始化例子：

union Data var1 = { 77 },
           var2 = { .str = "Mary" },
           var3 = var1,
           myData[100] = { {.x= 0.5}, { 1 }, var2 };

数组 myData 中的元素如果没有指定初始化器，会被隐式地初始化为 0 值。

union的应用：浮点型转换为4字节整型

在串口、IIC、SPI等数据传送时，基本上都是一次传送一个字节的数据，如果我们要传送的是浮点类型的数据呢？常用的方法是将浮点数乘以一个倍数，如10，100，1000，10000等，然后将其转换为整型数据再转化为单个字节进行传送。如果这个数据是要进行显示的话，那么这样做并没有什么不好。但是如果这个数是要传输给另端进行继续计算的话，那么就要考虑另一种方法了，就是直接将浮点数据转换为4个单字节，在另一端接受完数据后再转化为浮点数据，这种方式不会造成精度的丢失，计算量也比较小。

【示例程序】：

#include <stdio.h>

typedef union
{
    float fdata;        //fdata和ldata共用存储空间
    int ldata;
} FloatLongType;

//将浮点数f转化为4个字节数据存放在byte[4]中
void Float_to_Byte(float f,unsigned char byte[])
{
    FloatLongType fl;
    fl.fdata=f;
    byte[0]=(unsigned char)fl.ldata;
    byte[1]=(unsigned char)(fl.ldata>>8);
    byte[2]=(unsigned char)(fl.ldata>>16);
    byte[3]=(unsigned char)(fl.ldata>>24);
}

//将4个字节数据byte[4]转化为浮点数存放在*f中
void Byte_to_Float(float *f,unsigned char byte[])
{
    FloatLongType fl;
    fl.ldata=0;
    fl.ldata=byte[3];
    fl.ldata=(fl.ldata<<8)|byte[2];
    fl.ldata=(fl.ldata<<8)|byte[1];
    fl.ldata=(fl.ldata<<8)|byte[0];
    *f=fl.fdata;
}

int main()
{
    float f=123456.781234;    //要转换的浮点数
    unsigned char byte[4]= {0}; //转换后的4个字节数据存放的数组

    printf("float data=%f\n",f);
    //float 转换为 4个字节数据
    Float_to_Byte(f,byte);
    //输出转换后的4个字节数据
    printf("%f to : %x %x %x %x \n", f, byte[0], byte[1], byte[2], byte[3]);
    //把byte的4个字节数据转换为float
    Byte_to_Float(&f,byte);
    printf("float data=%f\n",f);        //输出转换后的结果

    return 0;
}

【输出结果】：

float data=123456.781250
123456.781250 to : 64 20 f1 47
float data=123456.781250

可以看出，浮点型数据 123456.781250 被转换成了 64-20-f1-47 ，4个字节的数据。

不使用联合将单精度浮点型转换成4个字节

在使用单片机和匿名上位机通信，当传输的是一个float类型的数据时，我们需要将float类型数据转换为4个字节的char类型然后通过串口发出去才可以正常显示，

以下是我写的一个函数，不使用联合，可以把一个浮点型数据转换成4个字节的数据，然后通过串口发送出去：

//一个单精度浮点数据的发送
void ANO_SendFloat(int channel, float f_dat)
{
    u8 tbuf[8];
    int i;
    unsigned char *p;

    for(i = 0; i <= 7; i++)
        tbuf[i] = 0;

    p=(unsigned char *)&f_dat;		
    tbuf[0] = 0x88;
    tbuf[1] = channel;  //0xA1
    tbuf[2] = 4;
    tbuf[3]=(unsigned char)(*(p+3));        //取float类型数据存储在内存中的四个字节
    tbuf[4]=(unsigned char)(*(p+2));
    tbuf[5]=(unsigned char)(*(p+1));
    tbuf[6]=(unsigned char)(*(p+0));

    for(i=0; i<=6; i++)
        tbuf[7] += tbuf[i];     //校验和
//printf("%s",tbuf);		//串口发送字符串
}

参考资料：

• C语言联合（union）的定义和初始化