union

http://www.tcpschool.com/cpp/cpp_struct_unionEnum

https://bite-sized-learning.tistory.com/315

 

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코드를 분석하는 중에 class 안에 union 이 있는 이런 코드를 보게 되었다.

 

class A
{
 protected:
    	union
        {
        	struct
            {
            	WORD wMin:6;
                WORD wHour:5;
                ...
            }
        }

}

 

union이 뭐지??

 

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union

union은 struct와 유사하지만 union의 변수 중 가장 큰 변수의 메모리를 모든 변수가 공유한다는 점에서 다르다.

 

같은 변수를 가지는 struct와 union의 size를 출력해보면 아래와 같이 결과가 다른것을 확인할 수 있다.

typedef struct sizeTest_struct
{
    int a;	// 4byte
    double b;	// 8byte
}sizeTest_struct;

typedef union sizeTest_union
{
    int a;
    double b;
}sizeTest_union;

int main()
{
    sizeTest_struct s;
    sizeTest_union u;
    printf("struct size : %d\r\n", sizeof(s));	// 16
    printf("union size : %d\r\n", sizeof(u));	// 8
}

구조체(Struct) 는 가장 큰 변수를 기준으로 메모리를 할당한다.

 

따라서 위 sizeTest_struct는 double이 8바이트, int도 double을 따라서 8바이트로 할당되어 총사이즈는 16바이트가 출력된다.

 

그러나 sizeTest_union은 가장 큰 변수인 b가 double이므로 8바이트를 모든 변수가 공유하게 되어 총 사이즈는 8바이트가 출력된다.

 

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구조체 주소 할당 Rule 

 

자세히 >>

참고로 Struct 는 가장 큰 변수의 타입 크기의 배수만큼 메모리를 잡는다. 

 

예를 들면

struct Packet00{
    char	flags;	// 1byte
    short	count;	// 2byte
    int		msg;	// 4byte
}

sizeof(Packet00);

결과는 7byte 가 아니라 8byte 가 나오게 된다.

 

 또 한 가지, 가장 큰 바이트 의 배수로 메모리 주소를 정한다.

 

아래 글에 설명이 좋으니 참고하면 된다.

https://dobby-the-house-elf.tistory.com/358

[C++] 구조체의 크기 (size of struct)

 

 

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union 의 변수들이 메모리를 공유하는건 변수들에 값을 넣어보면 바로 확인이 가능하다.

 

아래와 같이 union의 변수 a와 b에 0을 쓰면 둘 다 0이 출력됨을 볼 수 있다.

#include <stdio.h>

typedef union test_union
{
    int a;
    int b;
}test_union;

int main()
{
    test_union u = {0, 0};
    printf("u.a : %d, u.b : %d\r\n", u.a, u.b);	// u.a : 0, u.b : 0
}

 

그리고 a에 10을 쓰면 a는 물론 b도 10을 출력이 되는걸 볼 수 있다.

#include <stdio.h>

typedef union test_union
{
    int a;
    int b;
}test_union;

int main()
{
    test_union u = {0, 0};
    printf("u.a : %d, u.b : %d\r\n", u.a, u.b);	// u.a : 0, u.b : 0
    
    u.a = 10;
    printf("u.a : %d, u.b : %d\r\n", u.a, u.b);	// u.a : 10, u.b : 10
    
    u.b = 20;
    printf("u.a : %d, u.b : %d\r\n", u.a, u.b);	// u.a : 20, u.b : 20
}

 

다시 b에 20을 쓰면 a와 b 모두 20을 출력함을 볼 수 있다.

 

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그렇다면 왜 Union 을 쓸 까?

 

 

 

아래의 코드를 보면 union 을 쓰는 이유를 유추 할 수 있다.

 

union ShareData
{
    unsigned char a;
    unsigned short b;
    unsigned int c;
};


int main(void)
{
    ShareData var;
    var.c = 0x12345678;

    cout << hex;
    cout << var.a << endl;
    cout << var.b << endl;
    cout << var.c;

    return 0;
}

shareData 라는 union 타입은 가장 큰 멤버 변수가 unsigned int 이다.

 

그렇기 때문에 4byte 인 unsigned int 형의 데이터만큼 메모리 공간이 잡히고 모든 변수들이 그 한 공간을 공유한다.

 

main 함수에서 var.c =  0x12345678 (4byte) 를 대입했다.

 

이때 var.c 를 출력하면 (16진수로) 12345678 이 나오는것은 당연하니 Pass

 

var.b 는 unsigned short 즉 2byte 자료형 이다. 12345678 에서 2byte 가 짤린 5678을 var.b 가 볼 수 있는 것이다.

var.c 는 unsigned char 즉 1byte 자료형 이다. 0x78 을 볼 수 있고, 0x78은 십진수로 120,  120은 char 로 문자 ' x ' 이다.

   

공용체에 저장된 값의 의미는 값을 저장할 때 공용체의 어떤 멤버 변수를 사용했는지에 따라 달리 해석된다.

 

따라서 공용체가 어떤 멤버 변수를 사용하여 저장했는지를 별도의 변수로 저장하든가 하여, 사용할 때에도 같은 멤버 변수를 사용해야 한다.

 

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union 활용

union은 변수들이 메모리를 공유한다는 특징 때문에 통신에서 아주 편리하게 이용된다. 

 

typedef union comm
{
    char buffer[4];
    struct {
        char version;
        char header;
        char length;
        char address;
    }segment;
}comm;

int main()
{
    MessageSend(comm.buffer[0]);
    MessageReceive(comm.segment.version, comm.segment.header, comm.segment.length, comm.segment.address);
}

통신을 위해서는 데이터를 주고받아야 한다. 그리고 데이터는 패킷 단위로 묶어서 보내게 되는데, 단순히 보내는 건 쉽지만 받는 입장에서는 덩어리로 온 데이터를 받아서 분해하고 다시 묶어서 보내기가 여간 까다롭다. 정확히는 까다롭다기보다는 귀찮다. 그런데 위와 같이 공용체를 사용한다면 보낼 때는 buffer로 한 번에 보내고 받을 때는 struct의 변수들로 각각 받을 수 있어서 편리하다. 이때문에 통신에서 union을 접할 수 있다.

 

union 타입 comm 에 제일 큰 타입은 동일하게 char 4개인 4byte 다

다시 말해 buffer 는 segment 와 정확하게 메모리를 공유하고 있다.

 

그래서 보낼때는 buffer 로 보내고 받을 때는 , segment.version 처럼 항목으로 받을 수 있는 것이다.

 

 

 

또,

 

한가지 아래와 같이 비트필드를 지정하여 

( cf 비트 필드 참고 https://forward-movement.tistory.com/254  )

 

 

 

이런 식으로 union 에  u-char 타입인 val 와 u-char 타입 8개가 있는 struct bits 를 넣어 

bitflags_t 는 총 1byte 가 되고 구조체인 bits 와 unsigned char 타입인 var 는 같은 메모리를 1byte 를 공유하게 된다.

 

그렇기 때문에 어떻게 union에 접근하냐에 따라서 통째로 읽을지 비트 단위로 읽을지 달라진다.