A grande vantagem esta na organização da memória, e no seu reaproveitamento.
As variáveis em uma struct
são organizadas em endereços sequenciais, de forma que cada variável que compõe a struct
fique lado a lado na memória.
O seu exemplo não é um bom exemplo para uma union
, por isso, não vou utiliza-lo.
Imagine que temos um item de supermercado. Este item
tem um nome, preço e dimensão. A dimensão pode ser tanto em volume (1 litro) como peso (1 Kg). Assim, poderíamos criar a seguinte struct
:
struct item {
char nome[50];
float preco;
float volume; // em litros.
unsigned peso; // em gramas.
}
Nesta struct item
, teríamos memória alocada do seguinte modo (estou supondo alinhamento de memória a byte, por simplicidade):
0-------------49-50-------53-54--------57-58-------61
nome preco volume peso
Note, porém, que no caso de leite, não compramos o leite por peso, e sim por volume. Logo, o campo struct item.peso
não teria um valor válido para este item, mas sempre ocuparia memória.
O mesmo vale para o queijo: que é vendido em gramas, e não em litros.
Como reduzir então a memória utilizada? Podemos declarar dentro de uma union
os campos volume
e peso
:
struct item {
char nome[50];
float preco;
union {
float volume;
unsigned peso;
}
}
Agora nosso layout de memória ficará:
0-------------49-50-------53-54-------------57
nome preco volume/peso
Deste modo, quando acessarmos o campo struct item.volume
, o compilador sabe que estamos tratando aquela região de memória como um float
, e irá manipula-la corretamente. O mesmo vale para quando acessarmos struct item.peso
, ele sabe que é um unsigned
, e vai aplicar as regras do tipo unsigned
.
Mas, e se fizermos:
struct item it;
it.peso = 2;
it.volume = 0.0f;
printf("%u", it.peso);
A saída não será 2
, que é o valor que colocamos na variável peso
, e sim o valor de binário de 0.0
em IEEE 754 interpretado como um unsigned
. Coincidentemente, este valor também é 0
, e portanto a saída será 0
.
Porque?
Lembre-se que os campos volume
e peso
ocupam a mesma região de memória. Logo, as atribuições escreveram no mesmo endereço.
Então, se acessarmos o valor pelo campo "errado", podemos obter resultados absurdos para nosso domínio do problema. Então como saber qual campo devemos utiizar?
Podemos adicionar uma flag nos indicando isso:
struct item {
char nome[50];
float preco;
bool porVolume;
union {
float volume;
unsigned peso;
}
}
E então se quisermos imprimir o conteúdo de um item, poderíamos utilizar:
if ( it.porVolume ) {
printf("%s\t%.2f\t%.3f", it.nome, it.preco, it.volume);
} else {
printf("%s\t%.2f\t%u", it.nome, it.preco, it.peso);
}
E este padrão se repete para quando formos acessar os campos da union
.
Além de utilizarmos dentro de uma struct
, podemos utilizar uma union
como um tipo mesmo:
union pesoVolume {
float volume;
unsigned peso;
}
union pesoVolume pv;
pv.volume = 0.0f;
O funcionamento é idêntico, exceto que a union
não estará mais dentro de uma struct
.
Na linguagem C, os campos que compõem a union
's podem ter tamanho diferentes, inclusive, e o compilador irá reservar memória idêntica ao tamanho da maior variável. Ou seja:
union u1 {
float f1; // 4.
unsigned f2; // 4.
}
printf("%d", sizeof(union u1)); // 4.
union u2 {
float f1; // 4.
long int f2; // 8.
char f3[20]; // 20.
}
printf("%d", sizeof(union u2)); // 20.
Quando usar?
Hoje não faz mais muito sentido, acredito. Antigamente, memória era um recurso não abundante, e por isso justificava fazer estas economias. Hoje, o padrão de um PC é 4GB, e não é raro encontrar máquinas com 8GB ou mais.
Em alguns casos, no entanto, union
facilita a passagem de parâmetros em uma API, podendo ser utilizada caso o programador identifique a vantagem. Isto ocorre em alguns comandos da Win32
. Sinceramente não recomendo, pois pode ser que algumas linguagens não tenham suporte para este esta organização, causando problemas de interoperabilidade.
Por que não utilizei seu exemplo?
Proque provavelmente gostaríamos de manter tanto as informações da idade
de uma pessoa, como do seu peso
.