0

0

C++中的联合体(Union)是什么?(在现代C++中还有哪些用法)

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-16 09:32:03

|

289人浏览过

|

来源于php中文网

原创

union是同一块内存按不同类型解读的裸金属操作,不管理生命周期、不调用构造/析构函数,仅支持平凡可复制类型,现代c++中主要用作零开销类型双关或底层内存结构封装。

c++中的联合体(union)是什么?(在现代c++中还有哪些用法)

Union 是什么:内存复用的裸金属操作

Union 不是“多个类型可选”,而是“同一块内存按不同方式解读”。它不管理生命周期,不调用构造/析构函数,C++11 之前连 std::string 这类类型都不能放进去——不是语法报错,而是行为未定义。

  • 所有成员共享起始地址,sizeof(union) 等于最大成员对齐后大小
  • 写入 member_a 后读 member_b,结果取决于位模式和平台 ABI(比如 float 写入、int 读出,得到的是 IEEE754 位解释)
  • 没有隐式类型安全:编译器不会阻止你读刚写入的另一个成员,但 C++17 起若类型不满足“可平凡复制”或“布局兼容”,就是未定义行为

现代 C++ 中还能用 Union 做什么

真正还在用的场景非常窄,基本只剩两类:需要零开销的类型双关(type punning),或封装手动内存管理的底层结构(如自定义 variant、序列化缓冲区头)。

  • std::bit_cast(C++20)已替代大部分 union 类型双关需求,更安全、更明确,且不依赖 union 的“活跃成员”规则
  • 嵌入式或协议解析中,仍有人用 union 对齐固定字节布局,例如:
    union Header { uint32_t raw; struct { uint8_t a, b, c, d; }; };
    但要注意:这种用法依赖 #pragma packalignas 控制填充,否则结构体内存布局不可控
  • 手写 variant 实现时,union 是存储区基础,但必须配合 tag 字段 + 手动调用 std::construct_at/std::destroy_at 管理对象生命周期

为什么别直接在 Union 里放 std::string 或 vector

因为它们有非平凡构造函数、析构函数和拷贝语义。Union 不会自动调用这些函数,一旦你写入一个 std::string 又覆盖写入 int,前者资源(堆内存)就泄漏了;若之后再读 string,会尝试析构一个未构造的对象,触发崩溃。

文赋Ai论文
文赋Ai论文

专业/高质量智能论文AI生成器-在线快速生成论文初稿

下载
  • C++11 起,只有“平凡可复制”(trivially copyable)类型才能无条件放进 union;std::string 不满足该要求
  • 即使你用 placement new 手动构造,也必须严格保证:每次只激活一个成员,且在切换前显式析构旧成员
  • 错误示例:
    union U { std::string s; int i; }; U u; u.s = "hello"; u.i = 42; // ❌ s 的析构没被调用,内存泄漏

替代方案比硬啃 Union 更靠谱

95% 的原意想用 union 的场合,其实要的是“运行时单值多类型”——那直接用 std::variant;想绕过类型系统做位操作,优先用 std::bit_castmemcpy;真要极致控制内存,也建议封装成类,把 union 包在里面并严格约束接口。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • std::variant 自动管理生命周期、支持访问者模式、能静态检查是否覆盖所有 case
  • reinterpret_cast + char* 指针做类型双关?不行,违反 strict aliasing 规则;memcpy 到临时 buffer 是合法 fallback
  • union 本身不能被继承、不能有虚函数、不能作为基类——它就是一个纯数据容器,连 = default 的拷贝赋值都要你自己写

真正难的从来不是 union 怎么写,而是判断“此刻是否真的需要绕过类型系统”。多数时候,答案是否定的。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

750

2023.08.02

css中float用法
css中float用法

css中float属性允许元素脱离文档流并沿其父元素边缘排列,用于创建并排列、对齐文本图像、浮动菜单边栏和重叠元素。想了解更多float的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

590

2024.04.28

C++中int、float和double的区别
C++中int、float和double的区别

本专题整合了c++中int和double的区别,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

105

2025.10.23

golang结构体相关大全
golang结构体相关大全

本专题整合了golang结构体相关大全,想了解更多内容,请阅读专题下面的文章。

344

2025.06.09

golang结构体方法
golang结构体方法

本专题整合了golang结构体相关内容,请阅读专题下面的文章了解更多。

198

2025.07.04

c语言union的用法
c语言union的用法

c语言union的用法是一种特殊的数据类型,它允许在相同的内存位置存储不同的数据类型,union的使用可以帮助我们节省内存空间,并且可以方便地在不同的数据类型之间进行转换。使用union时需要注意对应的成员是有效的,并且只能同时访问一个成员。本专题为大家提供union相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

128

2023.09.27

string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

750

2023.08.02

int占多少字节
int占多少字节

int占4个字节,意味着一个int变量可以存储范围在-2,147,483,648到2,147,483,647之间的整数值,在某些情况下也可能是2个字节或8个字节,int是一种常用的数据类型,用于表示整数,需要根据具体情况选择合适的数据类型,以确保程序的正确性和性能。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

568

2024.08.29

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

145

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 9.5万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.7万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 17.9万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号