C++ union联合体用法_C++共用体内存分布

联合体在同一内存位置存储不同数据类型，仅当前赋值成员有效。定义如union Data{int i; float f; char str[4];};使用时data.i=10，则i有效，f和str未定义。

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类型的数据。同一时间只有一个成员有效，所有成员共享同一块内存空间。这使得union在节省内存和实现特定底层操作时非常有用。

联合体的基本用法

定义一个union的方式与结构体类似，但所有成员从同一地址开始存储：

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

使用时只能保证当前赋值的成员是有效的：

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

data.f = 220.5; // 此时i的值不再有效
cout << "data.f: " << data.f << endl;

内存分布与大小计算

union的总大小等于其最大成员所需的字节数，并按最大成员的对齐方式对齐。

例如上面的 Data 联合体：

• int 占4字节
• float 占4字节
• char[4] 占4字节

所以整个union大小为4字节。所有成员都从同一地址开始，读写任意成员都会覆盖这块内存。

再看一个更复杂的例子：

union Mixed {
    long long ll;   // 8字节
    double d;       // 8字节
    int arr[3];     // 12字节
};

尽管前两个成员都是8字节，但arr占12字节，因此union大小为12字节，按8字节对齐（取决于平台）。

典型应用场景

union常用于以下场景：

• 节省内存：当多个变量不会同时使用时，可用union减少占用
• 数据 reinterpret_cast：快速查看同一数据的不同解释形式，如将float转为int查看位模式
• 硬件寄存器映射：嵌入式开发中用于访问设备寄存器的不同位段
• 序列化/反序列化：临时解析二进制数据流

例如查看float的二进制表示：

union {
    float f;
    uint32_t i;
} u;
u.f = 3.14f;
cout << hex << u.i << endl; // 输出f的IEEE 754编码

基本上就这些。union不复杂但容易误用，关键是理解“同一时间只一个成员有效”的原则。使用时要配合外部标记判断当前类型，否则极易引发未定义行为。C++11之后推荐使用 std::variant 来替代大部分union用途，更加安全。