C++ union联合体用法_C++内存共用机制与字节序判断技巧-C++-PHP中文网

C++ union联合体用法_C++内存共用机制与字节序判断技巧

冰火之心

发布： 2025-12-19 19:51:07

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联合体是一种特殊复合类型，所有成员共享同一内存空间，大小等于最大成员长度。定义方式类似结构体，但成员从同一地址开始存储。例如：union Data { int i; float f; char str[4]; }; 使用时同一时间只能安全访问一个成员，写入一个成员会覆盖其他成员的值。如Data data; data.i = 10; cout

c++ union联合体用法_c++内存共用机制与字节序判断技巧

联合体（union）是C++中一种特殊的复合数据类型，它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空间，因此联合体的大小等于其最大成员所需的字节长度。这种机制在处理内存共用、类型转换和底层系统编程时非常有用，比如用于判断机器的字节序（endianness）。

联合体的基本用法

联合体的定义方式与结构体类似，但所有成员从同一地址开始存储：

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

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使用示例：

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

data.f = 2.5; // 覆盖之前的i值
cout << "浮点值: " << data.f << endl;

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注意： 同一时间只能安全访问一个成员。写入一个成员后读取另一个会导致未定义行为，除非用于特定类型重解释（如类型双关）。

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利用联合体判断字节序

小端（Little-Endian）系统将低位字节存放在低地址，大端（Big-Endian）则相反。联合体可结合类型双关来检测当前平台的字节序：

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bool isLittleEndian() {
    union {
        int i;
        char c;
    } test;
    test.i = 1;
    return test.c == 1; // 若最低字节为1，则为小端
}

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原理：整数1在内存中的表示为 0x00000001。若其第一个字节（即char成员）为1，说明低地址存放低位字节，即小端模式。

联合体与类型双关（Type Punning）

联合体常用于绕过C++严格别名规则进行类型转换，例如将float按位转为int以查看IEEE 754表示：

union FloatInt {
    float f;
    int i;
};

FloatInt u;
u.f = 3.14f;
cout << "float 3.14 的整型表示: " << hex << u.i << endl;

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重要提示： C++标准中通过非活跃成员访问数据属于未定义行为，但在大多数编译器（如GCC、Clang）中被支持并广泛用于系统级编程。更合规的方式是使用memcpy或std::bit_cast（C++20）。

联合体的限制与注意事项

不能包含引用成员
不能有虚函数或继承关系
静态成员不被允许
C++11起支持含构造函数/析构函数的类作为成员，但需手动管理生命周期
匿名联合体可在作用域内直接访问成员

基本上就这些。联合体是一种高效但需谨慎使用的工具，特别适合嵌入式开发、协议解析和性能敏感场景。掌握它有助于深入理解内存布局和硬件特性。

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