C++的std::variant和union有何不同_C++17类型安全联合体的现代用法

std::variant 能记录当前存储的类型，避免未定义行为，而传统 union 需手动管理类型状态，易出错。

std::variant 是 C++17 引入的一种类型安全的联合体（type-safe union），它与传统的 C++ union 有本质区别。虽然两者都表示“多个类型中只能有一个被激活”，但 std::variant 提供了更安全、更现代的使用方式，避免了传统 union 常见的未定义行为问题。

类型安全性：std::variant 知道当前存储的是什么类型

传统 union 不记录当前激活的成员，程序员必须自行管理状态，否则极易引发未定义行为：

union LegacyData {
    int i;
    double d;
};
LegacyData u;
u.i = 42;
// 错误：读取 d 而不是 i，未定义行为
std::cout << u.d; // 危险！

而 std::variant 自带“活动类型”信息，能安全地判断或访问当前值：

std::variant<int, double> v = 42;
// 正确：知道当前是 int
std::cout << std::get<int>(v); // 输出 42

v = 3.14;
// 正确：自动切换为 double
std::cout << std::get<double>(v); // 输出 3.14

析构与构造：自动管理资源生命周期

union 无法包含有非平凡构造/析构函数的类型，例如 std::string 或 std::vector：

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// 错误：不能在 union 中使用 std::string
union Bad {
    int i;
    std::string s; // 编译失败
};

std::variant 没有这个限制，它会正确调用构造和析构函数：

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std::variant<int, std::string> v = "hello";
v = 100; // 自动析构 string，构造 int
// 资源管理由标准库完成，不会泄漏

访问安全：支持多种安全访问机制

std::variant 提供了多种方式安全地访问值：

• std::get<T>(v)：如果类型不匹配，抛出 std::bad_variant_access
• std::get_if<T>(&v)：返回指针，可用于判断是否为某类型
• std::visit：配合 lambda 实现类型分发，类型安全且清晰

例如使用 std::visit 处理不同分支：

std::visit([](auto&& arg) {
    using T = std::decay_t<decltype(arg)>;
    if constexpr (std::is_same_v<T, int>)
        std::cout << "整数: " << arg;
    else if constexpr (std::is_same_v<T, double>)
        std::cout << "浮点: " << arg;
    else if constexpr (std::is_same_v<T, std::string>)
        std::cout << "字符串: " << arg;
}, v);

实际建议：优先使用 std::variant 替代 union

除非你处于极底层代码、严格禁用异常或需要精确控制内存布局（如与硬件交互），否则应使用 std::variant：

• 它防止类型混淆错误
• 支持复杂类型（类、容器等）
• 与 STL 和现代 C++ 模式无缝集成
• 编译器优化后性能接近 hand-written union

对于简单的 POD 类型组合且需紧凑内存时，union 仍有用途，但大多数情况应选择 std::variant。

基本上就这些。std::variant 是现代 C++ 中处理“多类型单值”的首选工具，结合类型安全与灵活性，是 union 的自然进化形态。

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