C語言聯合體與枚舉（五）：聯合體定義、內存佈局、類型別名 typedef

聯合體定義與聲明

union Tag {
    type1 mem1;
    type2 mem2;
    // ...
};

• 成員共享同一塊內存，同一時刻只能存儲一個成員的值。
• 聯合體大小 = 最大成員大小（按對齊向上取整）。

聲明三種方式（同結構體）

// 1. 先定義後聲明
union Data { int i; float f; };
union Data a, b;

// 2. 定義同時聲明
union Data { int i; float f; } a, b;

// 3. 匿名聯合體
union { int i; float f; } a, b;

聯合體內存佈局圖解

union Data {
    int i;        // 4 字節
    float f;      // 4 字節
    char c[10];   // 10 字節 -> 最大
};
// sizeof(union Data) == 10 (假設無額外對齊填充)

// 內存視圖 (10 字節):
// +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
// | c[0] | c[1] | c[2] | c[3] | c[4] | c[5] | c[6] | c[7] | c[8] | c[9] |
// +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
// | i (4 bytes) | (padding 6 bytes)                   |
// +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
// | f (4 bytes) | (padding 6 bytes)                   |
// +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+

// 賦值 a.i = 0x12345678 -> 前 4 字節寫入 78 56 34 12 (小端)
// 賦值 a.f = 3.14      -> 前 4 字節覆蓋為浮點數位模式
// 賦值 strcpy(a.c, "Hi") -> 前 3 字節覆蓋 'H','i','\0'

成員訪問與賦值規則

• 只能訪問單一成員：a.i、a.f、a.c。
• 不可 整體賦值/初始化（標準禁止）。
• 賦值新成員覆蓋舊位模式，舊數據失效。
• 指針訪問：union Data *p = &a; p->i = 10;。

實戰：教師/學生通用「部門」字段

struct Person {
    char name[20];
    int age;
    char job;  // 's' 學生, 't' 教師
    union {
        int classNo;     // 學生：班級號
        char office[20]; // 教師：教研室
    } dept;
};

int main() {
    struct Person p[2];
    for (int i=0; i<2; ++i) {
        scanf("%s %d %c", p[i].name, &p[i].age, &p[i].job);
        if (p[i].job == 's')
            scanf("%d", &p[i].dept.classNo);
        else
            scanf("%s", p[i].dept.office);
    }
    for (int i=0; i<2; ++i) {
        if (p[i].job == 's')
            printf("%s %d %c %d\n", p[i].name, p[i].age, p[i].job, p[i].dept.classNo);
        else
            printf("%s %d %c %s\n", p[i].name, p[i].age, p[i].job, p[i].dept.office);
    }
    return 0;
}

注意：scanf("%s", p[i].dept.office) 中 office 是數組，自動退化為指針，不需 &。

typedef 原類型 新類型名;

// 基本類型
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned long long u64;

// 數組
typedef char Name[32];
Name a, b;  // char a[32], b[32];

// 指針
typedef char *PStr;
PStr s1, s2;  // char *s1, *s2;

// 結構體
typedef struct { int x, y; } Point;
Point p1 = {1,2};

// 函數指針
typedef void (*Handler)(int);
Handler h = my_handler;

typedef char *PSTR;
#define PSTR char *

const PSTR p1;  // char * const p1 (常量指針)
const PSTR p2;  // const char *p2 (指向常量的指針)  <-- 語義完全不同!