C++中的联合体（Union）是什么？（在现代C++中还有哪些用法）

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。

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 pack 或 alignas 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。

• 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_cast 或 memcpy；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。

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• 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
• 用 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。