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C++联合体应用多类型共享存储

P粉602998670

发布： 2025-08-31 09:20:02

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联合体是一种共享内存的数据类型，其大小等于最大成员，修改一个成员会影响其他成员，适用于节省内存和底层数据解析。

c++联合体应用多类型共享存储

联合体（union）在C++中是一种特殊的数据类型，允许在同一个内存位置存储不同的数据类型。所有成员共享同一块内存，因此联合体的大小等于其最大成员的大小。这种特性使得联合体非常适合用于多类型共享存储的场景，尤其在需要节省内存或进行底层数据解析时非常有用。

联合体的基本用法

定义一个联合体时，所有成员共用一段内存空间。修改其中一个成员会影响其他成员的值，因为它们指向的是同一地址。

例如：

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[4];
};

Data data;
data.i = 10;
cout << "data.i: " << data.i << endl;

data.f = 2.5f;
cout << "data.f: " << data.f << endl;
cout << "data.i after assigning float: " << data.i << endl; // 值已改变

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注意：对f赋值后，再读取i的值是未定义行为，因为内存解释方式已变。

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联合体在类型转换与数据解析中的应用

联合体常用于将一种类型的数据按另一种类型来解释，比如在网络通信中解析字节流。

例如，将4字节整数按字节访问：

union IntBytes {
    int value;
    unsigned char bytes[4];
};

IntBytes ib;
ib.value = 0x12345678;
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
    printf("Byte %d: %02X\n", i, ib.bytes[i]);
}

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这在处理协议解析、序列化等底层操作时非常实用，避免了复杂的指针转换。

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带标签的联合体实现类型安全

原始联合体不记录当前使用的是哪个成员，容易导致错误。可以通过添加一个类型标签来增强安全性。

例如：

struct SafeData {
    enum Type { INT, FLOAT, STRING } type;
    union {
        int i;
        float f;
        char str[16];
    };

    void setInt(int val) {
        type = INT;
        i = val;
    }

    void setFloat(float val) {
        type = FLOAT;
        f = val;
    }

    int getInt() {
        if (type != INT) {
            throw runtime_error("Not an int!");
        }
        return i;
    }
};

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这种方式模拟了“标签联合（tagged union）”，提高了数据使用的安全性。