Программа выводит битовый паттерн, который представляет число с плавающей точкой в виде шестнадцатеричного целого. Оба поля занимают одно и то же место в памяти; разница в том, как этот участок памяти интерпретируется:
u.f
действует, как число с плавающей точкой, тогда как эти же биты в
u.i
действуют, как целое число.
Объединения особенно полезны в компиляторах и интерпретаторах, которые часто создают древовидные структуры, представляющие структуру файла с исходным кодом (которая называется деревом грамматического разбора (parse tree)). Это моделирует то, как формально описаны языки программирования: операторы
if
, операторы
while
,
операторы присваивания и так далее для всех экземпляров более общего типа «оператора». Таким образом, в компиляторе могло бы быть нечто подобное этому:
struct if_stmt { ... }; /* Структура для оператора IF */
struct while_stmt { ... }; /* Структура для оператора WHILE */
struct for_stmt { ... }; /* Структура для оператора */
/* ...структуры для других типов операторов... */
typedef enum stmt_type {
IF, WHILE, FOR, ...
} TYPE; /* Что у нас есть в действительности */
/* Здесь содержатся тип и объединения отдельных видов операторов. */
struct statement {
TYPE type;
union stmt {
struct if_stmt if_st;
struct while_stmt while_st;
struct for_stmt for_st;
...
} u;
};
Вместе с объединением удобно использовать макрос, который представляет компоненты объединения, как если бы они были полями структуры. Например:
#define if_s u.if_st /* Так что можно использовать s->if_s вместо s->u.if_st */
#define while_s u.while_st /* И так далее... */
#define for_s u.for_st
...
На только что представленном уровне это кажется разумным и выглядит осуществимым. В действительности, однако, все сложнее, и в реальных компиляторах и интерпретаторах часто есть несколько уровней вложенных структур и объединений. Сюда относится и
gawk
, в котором определение
NODE
, значение его флагов и макросов для доступа к компонентам объединения занимают свыше 120 строк! [171] Здесь достаточно определений, чтобы дать вам представление о том, что происходит:
171
Мы унаследовали эту схему. В общем, она работает, но все же есть проблемы. Целью данного раздела является передача накопленного нами в ходе работы с объединениями опыта — Примеч. автора.
typedef struct exp_node {
union {
struct {
union {
struct exp_node *lptr;
char *param_name;
long ll;
} l;
union {
...
} r;
union {
...
} x;
char *name;
short number;
unsigned long reflags;
...
} nodep;
struct {
AWKNUM fltnum;
char *sp;
size_t slen;
long sref;
int idx;
} val;
struct {
struct exp_node *next;
char *name;
size_t length;
struct exp_node *value;
long ref;
} hash;
#define hnext sub.hash.next
#define hname sub.hash.name
#define hlength sub.hash.length
#define hvalue sub.hash.value
...
} sub;
NODETYPE type;
unsigned short flags;
...
} NODE;
#define vname sub.nodep.name
#define exec_count sub.nodep.reflags
#define lnode sub.nodep.l.lptr
#define nextp sub.nodep.l.lptr
#define source_file sub.nodep.name
#define source_line sub.nodep.number
#define param_cnt sub.nodep.number
#define param sub.nodep.l.param_name
#define stptr sub.val.sp
#define stlen sub.val.slen
#define stref sub.val.sref
#define stfmt sub.val.idx
#define var_value lnode
...
В
NODE
есть объединение внутри структуры внутри объединения внутри структуры! (Ой.) Поверх всего этого многочисленные «поля» макросов соответствуют одним и тем же компонентам
struct
/
union
в зависимости от того, что на самом деле хранится в
NODE
! (Снова ой.)
Преимуществом такой сложности является то, что код С сравнительно ясный. Нечто вроде '
NF_node->var_value->slen
' читать просто.
У такой гибкости, которую предоставляют объединения, конечно, есть своя цена. Когда отладчик находится глубоко во внутренностях вашего кода, вы не можете использовать симпатичные макросы, которые имеются в исходном коде. Вы должны использовать развернутое значение. [172] (А для этого придется найти в заголовочном файле соответствующее определение.)
172
Опять-таки, GCC 3.1 или более новый и GDB 5 дают возможность непосредственного использования макросов, но только лишь если вы используете их совместно, с определенными опциями. Это было описано ранее в разделе 15.4.1.2 «По возможности избегайте макросов с выражениями». — Примеч. автора.
Например, сравните '
NF_node->var_value->slen
' с развернутой формой: '
NF_node->sub.nodep.l.lptr->sub.val.slen
'! Чтобы увидеть значение данных, вы должны набрать последнее в GDB. Взгляните снова на это извлечение из приведенного ранее сеанса отладки GDB: