6.5. Объединения и битовые поля Объединения.
Объединения. Со структурами в "близком родстве" находятся объединения, которые вводятся (описываются, определяются) с помощью служебного слова union.
Объединение можно рассматривать как структуру, все элементы которой имеют нулевое смещение от ее начала. При таком размещении разные элементы занимают в памяти один и тот же участок. Тем самым объединения обеспечивают возможность доступа к одному и тому же участку памяти с помощью переменных (и/или массивов и структур) разного типа. Необходимость в такой возможности возникает, например, при выделении из внутреннего представления целого числа его отдельных байтов. Для иллюстрации сказанного введем такое объединение:
Здесь:
• union - служебное слово, вводящее тип данных "объединение" или объединяющий тип данных;
• СС - имя конкретного объединения;
• символьный массив char hh[2] и целая переменная int ii - элементы (компоненты) объединения.
Схема размещения объединения СС в памяти ЭВМ приведена на рис. 6.4.
Определение объединения:
union {char hh[2]; int ii;} cc;
Участок памяти, выделенный объединению СС: |
|
Рис. 6.4. Схема размещения объединения в памяти
Для обращения к элементу объединения используются те же конструкции, что и для обращения к элементу структуры:
имя_объединения. имя_элемента
( * указатель_на_объединение ). имя_элемента
указатель_на_объединение -> имя_элемента
Смысловое отличие объединения от структуры состоит в том, что записать информацию в объединение можно с помощью одного из его элементов, а выбрать данные из того же участка памяти можно с помощью другого элемента того же объединения. Например, оператор
записывает значение 15 в объединение, а с помощью конструкций CC.hh[0], CC.hh[l] можно получить отдельные байты внутреннего представления целого числа 15.
Как и данные других типов, объединение - это конкретный объект, которому выделено место в памяти. Размеры участка памяти, выделяемого для объединения, должны быть достаточны для размещения самого большого элемента объединения. В нашем примере элементы int ii и char hh[2] имеют одинаковую длину, но это не обязательно. Основное свойство объединения состоит в том, что все его элементы размещаются от начала одного и того же участка памяти. А размеры участка памяти, отводимого для объединения, определяются размером самого большого из элементов. Например, для объединения
Размеры объекта-объединения uu равны размерам самого большого из элементов, т.е.:
Объединяющий тип. В рассмотренных примерах определены объединения, но явно не обозначены объединяющие типы. Именованный объединяющий тип вводится с помощью определения такого вида:
union имя_объединяющего_типа
{
определения_элементов
};
где union - спецификатор типа;
имя объединяющего_типа - выбираемый программистом идентификатор;
определение_элементов - совокупность описаний объектов, каждый из которых служит прототипом одного из элементов объединений вводимого объединяющего типа.
Конструкция union имя_объединяющего_типа играет роль имени типа, т.е. с ее помощью можно вводить объединения-объекты.
Как и для структурных типов, с помощью typedef можно вводить обозначения объединяющих типов, не требующие применения union:
typedef union имя объединяющего_тuna
{
определения _элементов
} обозначение объединяющего_тuna ;
Пример:
На основе такого определения типа можно вводить конкретные объединения двумя способами:
Объединения не относятся ни к скалярным данным, ни к данным агрегирующих типов.
Пример. Для демонстрации возможностей, предоставляемых объединениями, рассмотрим функцию bioskey( ) из стандартной библиотеки (прототип функции в заголовочном файле bios.h) компилятора Turbo С:
В MS-DOS принято, что каждое нажатие на любую значимую клавишу клавиатуры ПЭВМ приводит к занесению в буфер клавиатуры двух байтов, младший из которых (по адресу) содержит ASCII-код клавиши, а старший содержит код, называемый скэн-кодом клавиши. Функция bioskey( ) имеет один параметр, определяющий режим ее выполнения. При обращении bioskey(0) функция при пустом буфере ожидает нажатия любой клавиши, т.е. появления в буфере некоторого кода. Если в буфере уже есть коды, то bioskey(0) выбирает из буфера клавиатуры очередной двухбайтовый код и возвращает его в виде целого числа. Обращение bioskey(l) позволяет проверить наличие хотя бы одного кода в буфере. Если буфер не пуст, bioskey(1) возвращает значение очередного кода из буфера, но не удаляет этот код из буфера.
Следующая программа позволяет получать и печатать указанные выше коды, поступающие в буфер клавиатуры ПЭВМ, работающей под управлением операционной системы MS-DOS:
Обратите внимание на спецификацию преобразования %х, она предназначена для шестнадцатеричного представления пересылаемого значения. Для каждого байта, получаемого из буфера клавиатуры, печатается его десятичное и шестнадцатеричное представления. Выход из программы осуществляется при нажатии клавиш Ctrl+Z. В этом случае в программу поступает двухбайтовый код "44+26". Нажатие любой другой клавиши вызывает чтение очередного кода.
Пример результатов работы с программой:
В данной программе используется объединение с именем ее, в которое с помощью целочисленного элемента cc.ii помещает результат функция bioskey(O). Затем отдельные байты этого целого числа (для доступа к которым используется char hh[2] -второй элемент объединения) печатаются как скэн - и ASCII-коды. Цикл do будет прерван при появлении ASCII-кода 26 и скэн-кода 44 (сочетание клавиш Ctrl и Z), после чего программа заканчивает работу.
В объединения, кроме переменных и массивов, могут входить и структуры. Однако, прежде чем привести содержательный пример, остановимся на еще одном важном понятии - на битовых полях.