非受限联合体 介绍与用法

联合体是一种在C/C++中的构造类型的数据结构，联合体内可定义多种不同数据类型，它们会共享内存空间。
在C++98中，非POD类型成员的联合体无法通过编译，例如：

struct Student{ 
    //定义了构造函数，student成为非pod类型
    Student(bool g, int a): gender(g), age(a){} 
    bool gender; 
    int age; 
}; 
union T 
{ 
    Student s; // 编译失败，不是一个POD类型 
    int id; 
    char name[10];
};
 // 编译选项:g++ -std=c++98 3-7-1.cpp

不仅包含非pod类型的联合体无法通过编译，C++98标准也不允许联合体拥有静态或引用类型的成员。本意是为了与C尽可能兼容，但使联合体的使用受限。

非受限联合体：
实践证明C++98对联合体的限制没有什么意义，而且随C++发展，有些东西已经和C发生了本质上的区别，没必要再为C兼容联合体，因此新标准(C++11)规定，任何非引用类型（也就是不限制非POD和静态）都可成为联合体成员，这样的联合体就叫非受限联合体

C++98规定联合体自动对未在初始化成员列表中出现的成员赋默认初值，但由于联合体同一时间只有一个成员生效，那么初始化联合体时到底是初始化了第一个成员还是所有成员？
例子：

union T
{ 
    int x; 
    double d; 
    char b[sizeof(double)]; 
}; 

T t = {0}; // 到底是初始化第一个成员还是所有成员呢? 
// 编译选项:g++ -std=c++98-c 3-7-3.cpp

int是第一个成员，实际上C++98在对t赋值时，是将联合体大小的所有空间（即并非只对Int的4个字节赋值为0，而是整个结构体的8字节）都设置成了0，实际上我们并不都希望它这么干，也不理解它为什么要这么干，因此C++新标准中会删除一些非受限联合体的默认构造函数，减少这种情况的发生。比如当一个非受限联合体存在一个非Pod类型成员，该成员拥有一个非平凡的构造函数，那么这个非受限联合体的默认构造函数将被删除。类似地，默认拷贝构造函数、拷贝赋值操作符、以及析构函数等，也都遵循此规则
举例 ：

#include <string> 
using namespace std; 
union T 
{ 
    string s; // 满足string是非POD类型并且string有非平凡的构造函数 ，T的默认构造函数被删除
    int n; 
}; 
int main() 
{ 
    T t; // 构造失败，因为T的构造函数被删除了 
} 
// 编译选项:g++ -std=c++11 3-7-4.cpp

出现上面这种情况时，需要手动给非受限联合体定义默认构造函数（其它特殊函数规则类似）
像这样：

#include <string> 
using namespace std; 
union T 
{ 
    string s; 
    int n; 
public: 
    // 自定义构造函数和析构函数 
    T()
    { 
        new (&s) string; 
    } 
    ～T() 
    { 
        s.～string(); 
    } 
}; 

int main() 
{ 
    T t; // 构造析构成功 
} 
// 编译选项:g++ -std=c++11 3-7-5.cpp

上面代码构造T时，采用placement new将s构造在其地址&s上

[关于placement new 可参阅这篇文献：https://www.cnblogs.com/xzlq/p/9504851.html]

，这里placement new的唯一作用只是调用了一下string的构造函数；在析构时，Union T也必须是一个string对象，否则可能导致析构错误

匿名非受限联合体可以运用于类的声明中，这样的类也被称为**“枚举式的类”**（union-like class）
举例：

#include <cstring> 
using namespace std;

//有自己的构造，非POD
struct Student
{ 
    Student(bool g, int a): gender(g), age(a){} 
    bool gender; 
    int age; 
}; 

class Singer 
{ 
public: 
    enum Type 
    {
        STUDENT, 
        NATIVE, 
        FOREIGNER
    }; 

    Singer(bool g, int a): s(g, a) 
    { 
        t = STUDENT; 
    } 

    Singer(int i): id(i) 
    { 
        t = NATIVE; 
    } 

    Singer(const char* n, int s) 
    { 
        int size = (s > 9) ? 9 : s; 
        memcpy(name, n, size); 
        name[s] = '\0'; 
        t = FOREIGNER; 
    } 

～Singer() {} 

private: 
    Type t; 
    union 
    { 
        // 匿名的非受限联合体 
        Student s; 
        int id; 
        char name[10]; 
    }; 
}; 

int main()
{ 
    Singer(true, 13); 
    Singer(310217); 
    Singer("J Michael", 9); 
} 
// 编译选项:g++ -std=c++11 3-7-6.cpp

上面的匿名非受限联合体称为类Singer的“变长成员”（variant member）。变长成员给类的编写带来了更大的灵活性，这是C++98标准中无法达到的