聯合體與大小端模式：記憶體佈局深度解析

前言

聯合體 讓多個成員共享同一塊記憶體，這特性使其成為檢測系統大小端模式的經典工具。本文將從原理、程式碼實作到實際應用全方位解析。

經典檢測程式碼

int check_endian(void) {
    union {
        int i;
        char c;
    } u;
    u.i = 1;
    return (u.c == 1);  // 1 = little-endian, 0 = big-endian
}

原理解析

• Little-endian：低位元組存放在低地址，u.i = 1 時，最低位元組為 0x01，故 u.c == 1
• Big-endian：高位元組存放在低地址，最低位元組為 0x00，故 u.c == 0

進階練習：ASCII 碼與聯合體互轉

union ASCII {
    char c;
    short i;
} m;

m.i = 70;
cout << "ASCII 70 的字元：" << m.c << endl;  // 輸出 'F'

m.c = 'a';
cout << "字元 'a' 的 ASCII：" << m.i << endl; // 輸出 97

此例展示聯合體如何讓同一記憶體以不同型別解讀，驗證 ASCII 碼對應關係。

應用場景

• 網路協定封包解析（需處理網路位元組序）
• 嵌入式暫存器映射
• 型別雙關
• 節省記憶體的資料結構設計

注意事項

• 聯合體大小等於最大成員大小（對齊後）
• 同一時間只能存取一個成員，否則屬未定義行為
• 大小端差異可能導致跨平台資料不相容