重生主角家世显赫都市:从两道经典试题谈C/C 中联合体（union）的使用 - Inside SW,FW and HW R

从两道经典试题谈C/C++中联合体（union）的使用
试题一：编写一段程序判断系统中的CPU是Little endian还是Big endian模式？分析：作为一个计算机相关专业的人，我们应该在计算机组成中都学习过什么叫Little endian和Big endian。Littleendian和Big endian是CPU存放数据的两种不同顺序。对于整型、长整型等数据类型，Bigendian认为第一个字节是最高位字节（按照从低地址到高地址的顺序存放数据的高位字节到低位字节）；而Littleendian则相反，它认为第一个字节是最低位字节（按照从低地址到高地址的顺序存放数据的低位字节到高位字节）。例如，假设从内存地址0x0000开始有以下数据： 0x0000 0x0001 0x0002 0x0003 0x12 0x34 0xab 0xcd 如果我们去读取一个地址为0x0000的四个字节变量，若字节序为big-endian，则读出结果为0x1234abcd；若字节序位little-endian，则读出结果为0xcdab3412。如果我们将0x1234abcd写入到以0x0000开始的内存中，则Littleendian和Big endian模式的存放结果如下： 地址 0x0000 0x0001 0x0002 0x0003 big-endian 0x12 0x34 0xab 0xcd little-endian 0xcd 0xab 0x34 0x12 一般来说，x86系列CPU都是little-endian的字节序，PowerPC通常是Big endian，还有的CPU能通过跳线来设置CPU工作于Little endian还是Big endian模式。解答：显然，解答这个问题的方法只能是将一个字节（CHAR/BYTE类型）的数据和一个整型数据存放于同样的内存开始地址，通过读取整型数据，分析CHAR/BYTE数据在整型数据的高位还是低位来判断CPU工作于Little endian还是Big endian模式。得出如下的答案：typedef unsigned char BYTE; int main(int argc, char* argv[]){       unsigned int num,*p;    p = #       num = 0;     *(BYTE *)p = 0xff;              if(num == 0xff)       {              printf("The endian of cpu is little\n");       }       else    //num == 0xff000000       {              printf("The endian of cpu is big\n");       }       return 0;}除了上述方法(通过指针类型强制转换并对整型数据首字节赋值，判断该赋值赋给了高位还是低位)外，还有没有更好的办法呢？我们知道，union的成员本身就被存放在相同的内存空间（共享内存，正是union发挥作用、做贡献的去处），因此，我们可以将一个CHAR/BYTE数据和一个整型数据同时作为一个union的成员，得出如下答案：int checkCPU(){　{　　union w　　{ 　　　int a;　　　char b;　　} c;　　c.a = 1;　　return (c.b == 1);　}}实现同样的功能，我们来看看Linux操作系统中相关的源代码是怎么做的：static union { char c[4]; unsigned long l; } endian_test = { { 'l', '?', '?', 'b' } };#define ENDIANNESS ((char)endian_test.l)Linux的内核作者们仅仅用一个union变量和一个简单的宏定义就实现了一大段代码同样的功能！由以上一段代码我们可以深刻领会到Linux源代码的精妙之处！试题二：假设网络节点A和网络节点B中的通信协议涉及四类报文，报文格式为“报文类型字段+报文内容的结构体”，四个报文内容的结构体类型分别为STRUCTTYPE1~ STRUCTTYPE4，请编写程序以最简单的方式组织一个统一的报文数据结构。分析：报文的格式为“报文类型+报文内容的结构体”，在真实的通信中，每次只能发四类报文中的一种，我们可以将四类报文的结构体组织为一个union（共享一段内存，但每次有效的只是一种），然后和报文类型字段统一组织成一个报文数据结构。解答：根据上述分析，我们很自然地得出如下答案：typedef unsigned char BYTE;  //报文内容联合体typedef union tagPacketContent{       STRUCTTYPE1 pkt1;       STRUCTTYPE2 pkt2;       STRUCTTYPE3 pkt1;       STRUCTTYPE4 pkt2;}PacketContent; //统一的报文数据结构typedef struct tagPacket{       BYTE pktType;    PacketContent pktContent;}Packet;总结在C/C++程序的编写中，当多个基本数据类型或复合数据结构要占用同一片内存时，我们要使用联合体（试题一是这样的例证）；当多种类型，多个对象，多个事物只取其一时（我们姑且通俗地称其为“n选1”），我们也可以使用联合体来发挥其长处（试题二是这样的例证）。

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