C中结合的结构

Question

当变量与union相关联时,编译器会通过考虑最大内存的大小来分配内存.因此,union的大小等于最大成员的大小.所以这意味着改变任何成员的值将改变其他成员的价值.但是当我执行以下代码时

output: 4 5 7.000000
union job
{
    int a;
    struct data
    {
        double b;
        int x
    }q;
} w;


w.q.b=7;
w.a=4;
w.q.x=5;

printf("%d %d %f",w.a,w.q.x,w.q.b);
return 0;
}

问题是,首先我分配a的值然后修改qx的值,然后a的值将被qx覆盖但是在输出中它仍然显示a的原始值以及qx的原始值我不能了解它为什么会发生？

Answer 1

你的理解是正确的 - 数字应该改变.我拿了你的代码,并添加了一些,以向你展示究竟发生了什么.

真正的问题非常有趣,并且与浮点数在内存中的表示方式有关.

首先,让我们创建一个结构中使用的字节的映射:

aaaa
bbbbbbbbxxxx

如您所见,前四个字节b重叠a.这将变得很重要.

现在我们来看看double通常存储的方式(我是从Mac的角度来看这个,使用64位Intel架构.事实上,内存中的格式确实是IEEE754格式):

这里要注意的重要一点是,英特尔机器是"小端" - 也就是说,首先存储的数字是"右边的东西",即"分数"的最低有效位.

现在让我们看看一个与你的代码做同样事情的程序 - 但打印出结构的内容,以便我们看到发生了什么:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void dumpBytes(void *p, int n) {
  int ii;
  char hex[9];
  for(ii = 0; ii < n; ii++) {
    sprintf(hex, "%02x", (char)*((char*)p + ii));
    printf("%s ", hex + strlen(hex)-2);
  }
  printf("\n");
}

int main(void) {
static union job
{
    int a;
    struct data
    {
        double b;
        int x;
    }q;
} w;


printf("intial value:\n");
dumpBytes(&w, sizeof(w));
w.q.b=7;
printf("setting w.q.b = 7:\n");
dumpBytes(&w, sizeof(w));
w.a=4;
printf("setting w.a = 4:\n");
dumpBytes(&w, sizeof(w));
w.q.x=5;
printf("setting w.q.x = 5:\n");
dumpBytes(&w, sizeof(w));

printf("values are now %d %d %.15lf\n",w.a,w.q.x,w.q.b);
w.q.b=7;
printf("setting w.q.b = 7:\n");
dumpBytes(&w, sizeof(w));
printf("values are now %d %d %.15lf\n",w.a,w.q.x,w.q.b);
return 0;
}

并输出:

intial value:
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

全零(我声明了变量static- 确保所有内容都将被初始化).请注意,该函数打印出16个字节,即使您可能认为最大元素的结构double + int应该只有12个字节长.这与字节对齐有关 - 当最大元素长度为8个字节时,结构将在8位边界上对齐.

setting w.q.b = 7:
00 00 00 00 00 00 1c 40 00 00 00 00 00 00 00 00 

让我们看一下以double正确顺序表示的字节:

40 1c 00 00 00 00 00 00

Sign bit = 0
exponent = 1 0000 0000 0111b  (binary representation)
mantissa = 0

setting w.a = 4:
04 00 00 00 00 00 1c 40 00 00 00 00 00 00 00 00 

当我们现在写a,我们修改了第一个字节.这对应于尾数的最低有效位,现在是(十六进制):

00 00 00 00 00 00 04

现在,尾数的格式意味着1这个数字的左边; 所以将最后一位0改为4in改变了数字的大小只是一小部分 - 你需要查看第15个小数才能看到它.

setting w.q.x = 5:
04 00 00 00 00 00 1c 40 05 00 00 00 00 00 00 00 

该值5写在自己的小空间中

values are now 4 5 7.000000000000004

注意 - 当我使用大量数字时,您可以看到最不重要的部分b并不完全7- 即使double完全能够准确地表示整数.

setting w.q.b = 7:
00 00 00 00 00 00 1c 40 05 00 00 00 00 00 00 00 
values are now 0 5 7.000000000000000

在7再次写入double之后,您可以再次看到第一个字节00,现在printf语句的结果确实是7.0.

所以 - 你的理解是正确的.问题在于你的诊断 - 数字不同但你看不到它.

通常,查找这些内容的好方法是将数字存储在临时变量中,然后查看差异.那么你会很容易找到它.

Answer 2

如果运行以下代码，您可以看到更改后的值：-

#include <stdio.h>

union job
{
    struct data
    {
         int x;
         double b;       
    }q;
    int a;
} w;

int main() {

    w.q.b=7;
    w.a=4;
    w.q.x=5;

    printf("%d %d %f",w.a,w.q.x,w.q.b);
    return 0;
 }

输出：5 5 7.000000

我稍微修改了工会内部的结构，但这解释了您的担忧。