C言語のユニオン（union）とは？基礎から活用例・注意点まで徹底解説

C言語を学んでいると、「ユニオン（union）」というキーワードに出会うことがあります。構造体と似ているようで異なるこのデータ型は、メモリ効率や柔軟なデータ管理が求められる場面で特に威力を発揮します。しかし、使い方や注意点を正しく理解していないと、思わぬバグやトラブルの原因になることも少なくありません。この記事では、C言語のユニオンについて基礎から応用例、注意点までをわかりやすく解説します。

ユニオン（共用体）とは

**ユニオン（union）**は、C言語におけるデータ型の一つで、複数の異なる型のデータを「同じメモリ領域」に格納できる特徴を持っています。構造体（struct）と似た宣言方法ですが、全メンバが同じメモリ領域を共有する点が大きな違いです。

ユニオンの基本構文

union Example {
    int integer;
    float decimal;
    char character;
};

この例では、integer・decimal・characterの3つのメンバが同じメモリ領域を共有します。ユニオンのサイズは、メンバの中で最も大きい型のサイズになります。

ユニオンの使い方

宣言と利用

union Data {
    int i;
    double f;
    char str[20];
};

union Data data;
data.i = 10;
printf("data.i = %d\n", data.i);
data.f = 3.14;
printf("data.f = %.2f\n", data.f);
strcpy(data.str, "Hello");
printf("data.str = %s\n", data.str);

• 注意：最後に代入したメンバの値のみが有効です。他のメンバの値は上書きされます。

ユニオンのメリット

• メモリ効率が良い
  複数の型を同じメモリ領域で管理できるため、メモリ消費を抑えられます。
• リソース制約のある環境で有効
  組み込みシステムやネットワークプログラミングなど、限られたリソース環境で活躍します。
• 異なる型のデータを柔軟に扱える
  例えば、ネットワークパケット解析やハードウェアレジスタの操作などで利用されます。

ユニオンのデメリット・注意点

• 同時に複数のメンバを保持できない
  どれか一つのメンバしか有効な値を持てません。
• 型の管理が必要
  どのメンバが有効かを自分で管理しないと、予期しない動作やバグの原因になります。
• メモリオーバーラップのリスク
  異なる型で値を読み書きすると、不正な値が出ることがあります。

ユニオンの応用例

列挙型（enum）との組み合わせ

enum DataType { INT, DOUBLE, STRING };
struct Data {
    enum DataType type;
    union {
        int i;
        double f;
        char str[20];
    };
};

このように、どの型のデータが有効かをenumで管理することで、安全にユニオンを活用できます。

まとめ

• ユニオンは、異なる型のデータを同じメモリ領域で管理できるC言語のデータ型
• メモリ効率が高く、リソース制約のある環境で特に有用
• 型の管理やメンバの扱いには注意が必要

C言語でメモリ効率や柔軟なデータ表現が求められる場面では、ユニオンの活用を検討してみてください。