お知らせ:10月末まで応募可能な期間限定の無料メンター企画実施中

C言語 共用体 union【メモリをシェアする考え方と使い方】

C言語
この記事は約4分で読めます。

こんにちは、ナナです。

構造体、列挙型に続いて、共用体のunionを紹介しましょう。

共用体は実践で使用することは多くありませんが、C言語に共用体という仕組みがあることは知っておきましょう。

構造体と似ている部分もあるので、知らない方はこちらの記事を事前に読んでおくとよいです。

本記事では次の疑問点を解消する内容となっています。

本記事で学習できること
  • 共用体って何なの?
  • 共用体のデータ型の定義方法ってどうやるの?
  • 共用体を使うと変数の扱いってどうなるの?
  • 共用体を使う場面とは?

では、共用体の使い方を学んでいきましょう。

スポンサーリンク

共用体ってそもそも何?捉え方を学ぶ

ほーい。就職したら1人暮らししたいんです。家具屋さんに行ったら、ソファーとベッドが一緒になったソファーベッドってやつがあったんです。あれって一挙両得で欲しくなりましたー!

ナナ
ナナ

時には2人で分けて座り、時には1人で大きなベッドとして使う。使いたいシーンで用途が分けられるのが、ソファーベッドの良さだよね。
じゃあ、今日はメモリを複数の用途で使うことができる機能「共用体」を紹介しようね。

ソファーベッドは、とある空間を「ソファー」と「ベッド」という2つの用途として使い方を変えられる家具ですね。

共用体は、とあるメモリ領域を複数のデータ型でアクセスできる仕組みを提供します。これはまさしく、メモリのソファーベッドですね。

スポンサーリンク

共用体の定義方法と使い方

はい、はーい。メモリを共用?ど、ど、ど、どういう意味ですかー?全然イメージが掴めてませーん。

ナナ
ナナ

そうだね。共用体は少しイメージが掴みづらい機能なんだよね。具体的なメモリを示しながら解説するね。

共用体の型定義

共用体は「union」というキーワードを使って定義します。

定義の形は構造体と似ており、typedefを利用して定義するのがこちらも一般的です。例としてソファーベッドを共用体で定義してみましょう。

//  ソファーベッド共用体
typedef union
{
    char    sofa[2];    //  ソファー[2人掛け]
    short   bed;        //  ベッド[1名用]
} U_SOFABED;

この共用体の型定義が、一体どのような効果をもたらすのでしょう。プログラムから変数を使って確認してみましょう。

共用体の変数を使ったプログラム

構造体の場合は、構造体メンバが並んだ順にメモリが確保されます。共用体の場合は、各共用体メンバの開始位置が同じ場所から配置されます。

つまり、重なっているメモリ部分は、共用体メンバがメモリを共用(シェア)します。

それでは具体的に共用体の変数定義を行い、各共用体メンバにアクセスしてみましょう。

#include <stdio.h>

//  ソファーベッド共用体
typedef union
{
    char    sofa[2];    //  ソファー[2人掛け]
    short   bed;        //  ベッド[1名用]
} U_SOFABED;

int main(void)
{
    // ソファーベッドの変数定義
    U_SOFABED sofabed;
    
    // ソファーとして1バイト単位でアクセス
    sofabed.sofa[0] = 0x12;
    sofabed.sofa[1] = 0x34;

    // ベッドとして2バイトでアクセス
    sofabed.bed     = 0x5678;

    return 0;
}

ソファとして1バイト単位でアクセス

ベッドとして2バイトでアクセス

このように、同じメモリに対して各共用体メンバで、異なるアクセスが可能になります。

スポンサーリンク

Q&A:共用体でよくある質問

ナナ
ナナ

共用体の質問どしどし答えます。

Q:共用体ってどんなときに使うの?

質問、はい、はーい。結局、共用体ってどんな時使うんですか?

ナナ
ナナ

これはシンプルだけど答えづらい質問だね。共用体はかなり癖の強い機能なので、実践的に利用されるシーンは限られているね。

共用体を有効活用するシーンはかなり限定的なものです。

組み込み開発では共用体を使った特殊なデータ構造を使用することがあります。マイコン入門編では非常に効果的な使い方があるのですが、その時に解説をしましょう。