面试题：C语言联合体节省内存原理及简单应用

Question

请解释C语言联合体在节省内存方面的原理。并编写一个简单的C程序，利用联合体存储不同类型的数据（如整型、字符型），以展示其内存节省特性。

Answer 1

联合体节省内存原理

联合体（union）是一种特殊的数据类型，它允许在相同的内存位置存储不同的数据类型。联合体的所有成员共享同一块内存空间，其大小取决于最大成员的大小。这与结构体（struct）不同，结构体的大小是其所有成员大小之和（考虑内存对齐）。因此，联合体通过共享内存，在同一时间仅存储一种数据类型，从而节省内存。

示例C程序

#include <stdio.h>

// 定义一个联合体
union Data {
    int num;
    char ch;
};

int main() {
    union Data data;

    // 存储整数
    data.num = 100;
    printf("存储整数: data.num = %d\n", data.num);

    // 存储字符
    data.ch = 'A';
    printf("存储字符: data.ch = %c\n", data.ch);

    // 联合体大小
    printf("联合体大小: sizeof(data) = %zu\n", sizeof(data));

    return 0;
}

在上述程序中，union Data 联合体包含一个 int 类型成员 num 和一个 char 类型成员 ch。由于 int 类型通常比 char 类型占用更多内存，所以联合体 Data 的大小等于 int 类型的大小。通过在不同时刻存储不同类型的数据，展示了联合体的内存节省特性。同时，通过 sizeof(data) 输出联合体的大小，进一步验证其内存占用情况。