C言語のユニオンへのポインタをわかりやすく解説！宣言方法からアクセス方法まで

C言語におけるユニオン(union)とは、異なるデータ型の複数の変数が同じメモリ領域を共有する仕組みです。構造体(struct)と似ていますが、すべてのメンバーがメモリを占有する構造体とは異なり、ユニオンでは一度に1つのメンバーしか値を保持できません。

この記事では、ユニオンへのポインタの使い方について、基本構文から実践的なサンプルコードまで詳しく解説します。

ユニオンへのポインタの基本構文

C言語でユニオンを定義する際の基本的な構文は以下のとおりです。

union uniontag{
    datatype member1;
    datatype member2;
    ----
    ----
    datatype member n;
};

ユニオンの定義例

次の例は、int型・float型・char型の3つのメンバーを持つユニオンの定義です。

union sample{
    int a;
    float b;
    char c;
};

ユニオン変数の宣言方法

ユニオン変数の宣言には、主に以下の3つの方法があります。

方法1：タグ名と変数を同時に宣言する

union sample{
    int a;
    float b;
    char c;
}s;

方法2：タグ名を省略して変数を宣言する

union{
    int a;
    float b;
    char c;
}s;

この方法では無名ユニオン(unions without tag)となり、この宣言以降に同じ型の変数を新たに作成することはできません。

方法3：定義後に別途変数を宣言する

union sample{
    int a;
    float b;
    char c;
};
union sample s;

ユニオンを使う上での重要なポイント

• ユニオンが宣言されると、コンパイラは自動的に最もサイズの大きいメンバーと同じ大きさのメモリ領域を確保します。
• 任意の時点で参照できるのは1つのメンバーだけです。最後に代入した値以外は正しく読み取れない場合があります。
• メンバーへのアクセス方法は、構造体と同じ構文を使用します。
• 通常の変数からメンバーにアクセスする場合はドット演算子(.)を使用します。
• ポインタ経由でメンバーにアクセスする場合はアロー演算子(->)を使用します。

ポインタによるユニオンメンバーへのアクセス

構造体と同様に、ユニオンへのポインタを作成し、アロー演算子(->)を使ってメンバーにアクセスすることができます。

サンプルプログラム1

次のプログラムは、C言語におけるユニオンへのポインタの使用例です。

#include <stdio.h>
union pointer {
    int num;
    char a;
};
int main(){
    union pointer p1;
    p1.num = 75;
    // p2はユニオンp1へのポインタ
    union pointer* p2 = &p1;
    // ポインタを使ってユニオンのメンバーにアクセス
    printf("%d %c", p2->num, p2->a);
    return 0;
}

実行結果

75 K

このプログラムでは、まずp1.numに75を代入しています。その後、p1のアドレスをポインタp2に格納し、p2->numとp2->aでメンバーにアクセスしています。75はASCIIコードで文字「K」に対応するため、このような出力になります。

サンプルプログラム2

同じプログラムで入力値を変更した例を見てみましょう。

#include <stdio.h>
union pointer {
    int num;
    char a;
};
int main(){
    union pointer p1;
    p1.num = 90;
    // p2はユニオンp1へのポインタ
    union pointer* p2 = &p1;
    // ポインタを使ってユニオンのメンバーにアクセス
    printf("%d %c", p2->num, p2->a);
    return 0;
}

実行結果

90 Z

90はASCIIコードで文字「Z」に対応しているため、「90 Z」と出力されます。このように、ユニオンでは同じメモリ領域を異なるデータ型として解釈できることが確認できます。

まとめ

ユニオンへのポインタは、構造体へのポインタとほぼ同じ要領で扱うことができます。ポイントは以下の2つです。

• ポインタの宣言は「union タグ名* ポインタ変数名;」の形式で行う
• メンバーへのアクセスはアロー演算子(->)を使用する

メモリを効率的に使いたい場面や、同じデータを異なる型として扱いたい場面でユニオンは非常に有用です。ぜひ実際にコードを書いて動作を確認してみてください。