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代码示例：1.3.7 共用体与大小端实战

全部示例均标注编译命令、适用环境与实测状态；完整验证记录见《03.5-代码编译运行验证记录》。

  • examples/ex1-union-endian.c · union 共享内存演示 + 大小端判断（本机自检）

    /* ex1-union-endian.c —— union 共享内存 + 大小端判断（1.3.7）
 * 适用环境：Linux / Windows(MinGW)　标准：C11
 * 编译：gcc ex1-union-endian.c -o ex1 -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic
 * 运行：./ex1（Windows: ex1.exe）
 * 说明：写 u 后读 b 属"读非最后写入成员"（实现定义）；本程序用于本机字节序自检。
 *       本输出为 x86_64 MinGW gcc 15.2.0 实测（小端）。
 */
#include <stdio.h>
 
union Word {
    unsigned int  u;
    unsigned char b[4];
};
 
int main(void)
{
    union Word w;
 
    printf("sizeof(union Word)=%zu sizeof(unsigned int)=%zu（union 大小=最大成员）\n",
           sizeof(union Word), sizeof(unsigned int));
 
    w.u = 0x11223344u;
    printf("u = 0x%08X\n", w.u);
    printf("b[0]=0x%02X b[1]=0x%02X b[2]=0x%02X b[3]=0x%02X\n",
           w.b[0], w.b[1], w.b[2], w.b[3]);
 
    if (w.b[0] == 0x44) {
        printf("本机为小端序（低地址存低位字节）\n");
    } else {
        printf("本机为大端序（低地址存高位字节）\n");
    }
    return 0;
}

  • examples/ex2-memcpy-convert.c · int 与 4 字节数组互转（memcpy 安全版）

    /* ex2-memcpy-convert.c —— int 与字节数组的安全互转（memcpy 版）（1.3.7）
 * 适用环境：Linux / Windows(MinGW)　标准：C11
 * 编译：gcc ex2-memcpy-convert.c -o ex2 -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic
 * 运行：./ex2（Windows: ex2.exe）
 * 说明：memcpy 逐字节复制是标准保证的安全互转（替代 union 类型双关）。
 *       字节序列为本机字节序；跨机器传输前需网络字节序转换（6.1.2）。
 */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
static void to_bytes(unsigned int v, unsigned char out[4])
{
    memcpy(out, &v, sizeof(v));
}
 
static unsigned int from_bytes(const unsigned char in[4])
{
    unsigned int v;
    memcpy(&v, in, sizeof(v));
    return v;
}
 
int main(void)
{
    unsigned int v = 0x01020304u;
    unsigned char bytes[4];
    unsigned int back;
 
    to_bytes(v, bytes);
    back = from_bytes(bytes);
 
    printf("v=0x%08X\n", v);
    printf("bytes[0..3]=%02X %02X %02X %02X（本机字节序的字节序列）\n",
           bytes[0], bytes[1], bytes[2], bytes[3]);
    printf("back=0x%08X（往返一致: %s）\n", back, back == v ? "yes" : "no");
    return 0;
}

  • examples/ex3-union-punning-portability.txt · union 类型双关的可移植性边界（conceptual：静态讲解，不编译不运行）

    # 1.3.7 union 类型双关的可移植性边界（conceptual 讲解文本，不编译不运行）
#
# union 读写"非最后写入"的成员 = 类型双关（type punning）
# C11 6.5.2.3 注 95：任一时刻 union 对象中至多一个成员有值；读取非最后写入的成员
# 会把该成员对应字节按新类型重新解释（reinterpret）——C 标准将其归为"实现定义"行为，
# 部分历史资料（C89 时代）曾按未定义行为警告。工程现实：字节序判断、float 位模式查看
# 等场景大量使用，但严格可移植代码应意识到这不是语言保证。
#
# 为什么不"保证"？
# 1. 大小端差异：同一段字节在不同平台重解释出不同数值；
# 2. 填充字节：union 成员含 struct 时可能存在实现定义的填充字节；
# 3. 严格别名规则（6.5 p6/p7）：通过不兼容类型的左值访问对象违反别名规则（union 成员
#    访问是标准明确允许的例外之一，但直接类型转换指针仍然违规）。
#
# 安全替代（本章 ex2）：
# memcpy 逐字节复制是标准保证的做法，现代编译器会把它优化回等价的高效代码——
# 用 memcpy 而不是 *(unsigned int*)&float 或 union 双关，既标准又无损性能。
#
# 一句可背的结论：union 双关是"工程上常见、严格意义上实现定义"的技巧；
# 自检本平台字节序可以用它，跨平台传输与严格可移植代码请用 memcpy + 显式字节序转换。