共用体とメモリ効率

共用体は、異なるデータ型の値を同じメモリ領域に保存できる特殊なデータ型です。

このレッスンでは、次のことを学びます。

• 共用体の定義と使用方法
• 構造体と共用体の違い
• 共用体によるメモリ使用量の最適化方法

共用体は構造体に似ていますが、すべてのメンバーが同じメモリ領域を共有します。

例：

union Data { int i; float f; char str[20]; };

ここでは、i、f、strが同じメモリ領域を共有します。

共用体は構造体と同じように宣言して使用します。

union Data d1;

値を代入する例：

d1.i = 10;

一度に値を保存できるメンバーは1つだけです。

このプログラムでは、共用体が共有メモリ領域に値を保存する方法を示します。

#include <stdio.h>

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main() {
    union Data d1;
    d1.i = 10;
    printf("Integer: %d\n", d1.i);
    d1.f = 20.5;
    printf("Float: %f\n", d1.f);
    return 0;
}

構造体とは異なり、共用体のサイズは最大のメンバーによって決まります。

例：

union Data { int i; // 4 bytes float f; // 4 bytes char str[20]; // 20 bytes };

この共用体のサイズは28バイトではなく、20バイトです。

構造体：

• 各メンバーが別々のメモリ領域を持ちます。
• サイズはすべてのメンバーの合計です。

共用体：

• すべてのメンバーが同じメモリ領域を共有します。
• サイズは最大のメンバーによって決まります。

このプログラムでは、構造体と共用体のメモリサイズを示します。

#include <stdio.h>

struct StructExample {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

union UnionExample {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main() {
    printf("Size of struct: %lu bytes\n", sizeof(struct StructExample));
    printf("Size of union: %lu bytes\n", sizeof(union UnionExample));
    return 0;
}

共用体は、次のような場合に便利です。

• メモリ効率が優先される場合
• 1つの変数に、時によって異なる型の値を保存する必要がある場合
• ハードウェアレジスターを扱う場合

このレッスンでは、次のことを学びました。

• 共用体の仕組みと、メモリを節約する方法
• 構造体と共用体の違い
• 実際の場面で共用体を使用する方法

次は、C言語の列挙型について学びます。