qt-union-联合体基础讲解

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简介

在C++中，通过联合体（union）实现double到字节数组的转换并处理大小端问题，是一种高效的类型双关（Type Punning）技术。

联合体（union）的作用
- 内存共享：联合体DoubleConverter的d（double类型）和i（quint64类型）共享同一块内存。当converter.d = value时，converter.i会存储该double值的二进制表示（IEEE 754标准）。
- 类型双关：通过联合体，可以绕过C++的严格类型检查，直接操作double的底层字节。
大小端切换原理
- 大端序（Big-Endian）：高位字节存储在低地址。代码中，converter.i的高位字节（如>>56）依次放入bytes[0]到bytes[7]。
- 小端序（Little-Endian）：低位字节存储在低地址。代码中，converter.i的高位字节放入bytes[7]，低位字节放入bytes[0]。
代码逻辑解析

union DoubleConverter {
    double d;
    quint64 i;
};

QByteArray doubleToQByteArray(double value, bool bigEndian) {
    DoubleConverter converter;
    converter.d = value;  // 将double值存入联合体
    
    QByteArray bytes;
    bytes.resize(8);  // 确保8字节空间
    
    if (bigEndian) {
        // 大端序：高位字节在前
        bytes[0] = (converter.i >> 56) & 0xFF;  // 最高有效字节
        // ... 依次填充高位字节
        bytes[7] = converter.i & 0xFF;          // 最低有效字节
    } else {
        // 小端序：低位字节在前
        bytes[7] = (converter.i >> 56) & 0xFF;  // 最高有效字节存末尾
        // ... 依次填充低位字节
        bytes[0] = converter.i & 0xFF;          // 最低有效字节存开头
    }
    return bytes;
}

为什么处理的是i而不是d？

直接操作字节：double类型在C++中不可直接进行位运算（如移位、掩码）。通过联合体将其转换为quint64，可以逐字节操作内存表示。
IEEE 754兼容性：double的二进制布局符合IEEE 754标准，quint64的位操作能精确控制每个字节的顺序。

举例

以double value = 3.1415926535为例：

大端序输出：40 09 21 FB 54 44 2D 18（高位字节在前）。
小端序输出：18 2D 44 54 FB 21 09 40（低位字节在前）。

建议

平台兼容性：联合体的行为在C++中属于实现定义（implementation-defined），但大多数编译器（如GCC、Clang、MSVC）支持此用法。
字节顺序：确保发送方和接收方约定一致的大小端格式，避免数据解析错误。
精度问题：double的二进制表示可能因平台浮点数精度差异导致细微误差，需在协议层明确精度要求。
通过联合体和位操作，该方案高效实现了double到字节数组的转换，并支持灵活的大小端切换，适用于网络传输、文件存储等场景。