C++的std::variant和union有什么区别_C++类型安全联合体与多态选择

std::variant 提供类型安全、自动构造/析构和安全访问机制,适合现代c++union 轻量但不安全,需手动管理类型状态。

C++的std::variant和union有什么区别_C++类型安全联合体与多态选择

std::variant 和 union 都用于在同一个内存位置存储多种不同类型的数据,但它们在类型安全、使用方式和功能上有显著区别。理解这些差异有助于在实际开发中做出合适选择。

类型安全性不同

union 是非类型安全的:传统 union 不跟踪当前存储的是哪种类型,程序员必须手动管理类型状态,否则容易引发未定义行为。

例如:

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Struct MyUnion {
   int i;
   double d;
};

如果写入 int 但读取 double,结果取决于内存解释方式,极易出错。

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std::variant 是类型安全的:它始终知道当前持有哪个类型的值,通过 std::holds_alternative 可检查类型,用 std::get 安全访问。若类型不匹配,会抛出异常或编译时报错(取决于使用方式)。

构造与析构行为支持

普通 union 不能包含有构造函数析构函数的类类型,比如 std::String 或 std::vector。

std::variant 支持完整生命周期管理:能自动调用所含类型的构造函数和析构函数,确保资源正确释放。

例如:

std::variant v = “hello”;
v = 42; // 原字符串被正确析构

这种 RAII 特性让 variant 更适合现代 C++ 编程。

访问方式更安全灵活

union 访问依赖程序员记忆当前类型,易出错。

std::variant 提供多种安全访问机制:

  • 使用 std::get(v) 获取指定类型,类型错误时抛出 std::bad_variant_access
  • 使用 std::visit 配合 Lambda 实现类型分发,类似多态行为
  • 可通过 index() 查询当前类型的索引

这使得 variant 更接近“类型安全的多态容器”。

大小与性能开销

union 的大小等于其最大成员的大小,无额外开销。

std::variant 的大小也大致等于所有选项中最大类型的大小,但会额外记录当前类型的标识(通常是 size_t 大小),因此略微大一些。

运行时性能上,variant 有轻微开销,但在大多数场景下可忽略。换来的是更高的安全性和可维护性。

基本上就这些。std::variant 是 union 的现代化替代方案,适合需要类型安全的多类型存储场景;而 union 更轻量,适用于底层编程或对内存严格控制的情况,但需谨慎使用。

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