c++中的union联合体怎么用_c++联合体定义与存储原理

联合体允许不同数据类型共享同一内存，其大小由最大成员决定，适用于节省内存和底层数据解析。

在C++中，union（联合体）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。但它和结构体（struct）不同：所有成员共享同一块内存空间，因此任何时候只能有一个成员有效。

联合体的定义方式

定义联合体使用 union 关键字，语法与结构体类似：

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[8];
};

上面定义了一个名为 Data 的联合体，包含一个整数、浮点数和字符数组。声明变量时：

Data data;

此时，data 占用的内存大小等于其最大成员所需的空间（这里是 str[8]，占8字节），但任意时刻只能安全使用其中一个成员。

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联合体的存储原理

联合体的所有成员从同一地址开始存放，共用一段连续内存。例如：

union Example {
    int a;     // 假设占4字节
    char b;    // 占1字节
};
Example e;

变量 e 总共占用4字节（由最大成员决定）。当你给 e.a 赋值后，再读取 e.b，得到的是 e.a 的最低字节内容（取决于字节序）。反过来也一样——修改一个成员会影响其他成员的值。

这说明：联合体不提供类型安全，程序员必须自己跟踪当前哪个成员是有效的。

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典型用途与使用建议

联合体主要用于需要节省内存或进行底层数据解析的场景。

• 节省内存：当多个变量不会同时使用时，用联合体可减少总内存占用。
• 类型双关（type punning）：通过不同成员访问同一段数据，如将 float 拆解为 int 来查看其二进制表示。
• 硬件寄存器映射：嵌入式开发中常用于表示具有多种解释方式的寄存器。

示例：查看 float 的二进制位模式

union FloatBits {
    float f;
    uint32_t i;
};

FloatBits fb;
fb.f = 3.14f;
cout << hex << fb.i << endl;  // 输出 float 的二进制表示

注意：这种用法依赖于平台的字节序和浮点格式（通常是 IEEE 754），不具备完全可移植性。

限制与注意事项

联合体有一些重要限制：

• 不能包含有构造函数、析构函数或虚函数的类类型成员（C++98/03）；C++11 起支持“带构造函数”的联合体，但需手动管理生命周期。
• 不能将联合体作为基类或继承自其他类。
• 访问非当前写入的成员属于未定义行为（UB），除非用于特定低层操作（如上述类型双关）。

现代C++中，更推荐使用 std::variant（C++17起）来替代传统联合体，它提供了类型安全和状态追踪功能。

基本上就这些。联合体本质是“共用内存”，用得好能高效利用空间，但容易出错，需谨慎使用。

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