Question

我正在阅读O'Reilly的“实用C编程”一书，并阅读了关于C编程语言的K＆amp; R书籍，我在理解联盟背后的概念时遇到了麻烦。

它们采用构成它们的最大数据类型的大小......最近分配的数据会覆盖其余数据......但为什么不根据需要使用/释放内存？

这本书提到它用于通信，你需要设置相同大小的标志;在google网站上，它可以消除奇数大小的内存块...但它是否适用于现代的非嵌入式内存空间？

你能用它和CPU寄存器做些什么狡猾的事吗？它只是一个早期编程时代的延续吗？或者，它是否像臭名昭着的goto一样，仍然有一些强大的用途（可能在紧凑的记忆空间中），这使它值得保持？

Answer 1

好吧，你几乎回答了你的问题：记忆。在这些日子里，内存相当低，即使节省几千字节也很有用。

但即便在今天，工会也会有用。例如，如果您想要实现某种variant数据类型。最好的方法是使用union。

这听起来不是很多，但我们假设你想要使用一个变量，要么存储4个字符的字符串（如ID），要么存储4个字节的数字（可能是一些哈希值，或者实际上只是一个数字）。

如果你使用经典struct，这将是8个字节长（至少，如果你运气不好，那么也有填充字节）。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，但想象有一百万个。

虽然通过强制转换或子类化来实现类似的东西，但仍然是最简单的方法。

Answer 2

联合的一种用法是让两个变量占用相同的空间，结构中的第二个变量决定你想要读取它的数据类型。

e.g。你可以有一个布尔型'isDouble'和一个带有double和long的union'doubleOrLong'。如果isDouble == true将union解释为double，则将其解释为long。

联合的另一个用途是访问不同表示形式的数据类型。例如，如果你知道double是如何在内存中布局的，你可以在一个联合中加一个double，将它作为一个不同的数据类型访问，如long，直接访问它的位，它的尾数，它的符号，它的指数，等等。，并用它做一些直接的操纵。

现在你并不需要这样，因为内存非常便宜，但在嵌入式系统中它有其用途。

Answer 3

Windows API充分利用了工会。 LARGE_INTEGER就是这种用法的一个例子。基本上，如果编译器支持64位整数，请使用QuadPart成员;否则，手动设置低DWORD和高DWORD。

Answer 4

这并不是真正的结果，因为C语言是在1972年创建的，当时记忆是一个真正的问题。

您可以提出这样的论点：在现代的非嵌入式空间中，您可能不希望使用C作为编程语言。如果您选择C作为实现的语言选择，那么您希望利用C的优势：它是高效的，接近金属的，这会产生紧凑，快速的二进制文件。

因此，在选择使用C时，您仍然希望利用它的优势，包括内存空间效率。联盟的工作非常好;允许您具有一定程度的类型安全性，同时强制执行最小的内存占用。

Answer 5

我见过它的一个地方是在Doom 3 / idTech 4 Fast Inverse Square Root实施中。

对于那些不熟悉这种算法的人来说，它基本上需要将浮点数视为整数。旧的Quake（及更早版本）代码通过以下方式实现：

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;

<子> original source on GitHub

此代码获取浮点数y的地址，将其强制转换为指向long的指针（即Quake天中的32位整数），并将其解析为i。然后它做了一些令人难以置信的奇怪的比特琐事，反之亦然。

这样做有两个缺点。一个是复杂的地址，强制转换，解除引用过程强制从内存中读取y的值，而不是从寄存器¹中读取，并且在返回途中同样如此。然而，在Quake-era计算机上，浮点和整数寄存器是完全独立的，所以你几乎不得不推送到内存并回来处理这个限制。

第二个问题是，至少在C ++中，做这样的演员是非常不受欢迎的，即使在做这样的伏都教就像这个函数那样。我确信有更有说服力的论点，但我不确定它们是什么：）

所以，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bit twiddling，但是有类似的想法）：

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

<子> original source on GitHub

理论上，在SSE2机器上，可以通过单个寄存器访问;我在实践中不确定是否有任何编译器会这样做。在我看来，它仍然比早期Quake版本中的投射游戏更清晰。

<小时/> ¹ - 忽略“足够高级的编译器”参数

C中的工会背后有什么意义？

5 个答案: