面试题：C语言联合体在复杂数据结构中的内存优化

Question

假设你正在开发一个通信协议解析模块，数据包中的某部分根据不同的标志位可能是一个16位整数，也可能是两个8位字符。请使用联合体设计一个数据结构来处理这种情况，并编写函数实现对这部分数据的正确解析和存储，同时说明如何确保内存使用的高效性和数据访问的正确性。

Answer 1

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

// 定义联合体
union Data {
    short intValue;
    char charValue[2];
};

// 解析函数
void parseData(union Data *data, int flag, const char *packet) {
    if (flag) {
        // 标志位为真，解析为16位整数
        memcpy(&data->intValue, packet, sizeof(short));
    } else {
        // 标志位为假，解析为两个8位字符
        data->charValue[0] = packet[0];
        data->charValue[1] = packet[1];
    }
}

// 打印函数
void printData(union Data *data, int flag) {
    if (flag) {
        printf("解析为16位整数: %d\n", data->intValue);
    } else {
        printf("解析为两个8位字符: %c %c\n", data->charValue[0], data->charValue[1]);
    }
}

确保内存使用高效性和数据访问正确性的方法：

1. 内存使用高效性：
   • 联合体的设计使得不同数据类型共享同一块内存空间，避免了额外的内存开销。
   • 这里union Data的大小取决于其最大成员，即short类型，大小为2字节，不会因为同时支持两种数据类型而额外增加内存。
2. 数据访问正确性：
   • 使用标志位flag来明确当前联合体中的数据是何种类型，避免错误的访问。
   • 在parseData函数中，根据标志位选择正确的解析方式，保证数据被正确存储到联合体中。
   • 在printData函数中，同样根据标志位选择正确的打印方式，确保数据的正确展示。