wen C++11：非受限联合体（union）
在 C/C++ 中，联合体（Union）是一种构造数据类型。在一个联合体内，我们可以定义多个不同类型的成员，这些成员将会共享同一块内存空间。老版本的 C++ 为了和C语言保持兼容，对联合体的数据成员的类型进行了很大程度的限制，这些限制在今天看来并没有必要，因此 C++11 取消了这些限制。
C++11 标准规定，任何非引用类型都可以成为联合体的数据成员，这种联合体也被称为非受限联合体。例如：
class Student{
public:
Student(bool g, int a): gender(g), age(a) {}
private:
bool gender;
int age;
};
union T{
Student s; // 含有非POD类型的成员，gcc-5.1.0 版本报错
char name[10];
};
int main(){
return 0;
}
上面的代码中，因为 Student 类带有自定义的构造函数，所以是一个非 POD 类型的，这导致编译器报错。这种规定只是 C++ 为了兼容C语言而制定，然而在长期的编程实践中发现，这种规定是没有必要的。
1. C++11 允许非 POD 类型
C++98 不允许联合体的成员是非 POD 类型，但是 C++11 取消了这种限制。
POD 是 C++ 中一个比较重要的概念，POD 是英文 Plain Old Data 的缩写，用来描述一个类型的属性。POD 类型一般具有以下几种特征（包括 class、union 和 struct等）：
-
没有用户自定义的构造函数、析构函数、拷贝构造函数和移动构造函数。
-
不能包含虚函数和虚基类。
-
非静态成员必须声明为 public。
-
类中的第一个非静态成员的类型与其基类不同，例如：
class B1{};
class B2 : B1 { B1 b; };
class B2 的第一个非静态成员 b 是基类类型，所以它不是 POD 类型。
- 在类或者结构体继承时，满足以下两种情况之一：
- 派生类中有非静态成员，且只有一个仅包含静态成员的基类；
- 基类有非静态成员，而派生类没有非静态成员。
比如下面的例子：
class B1 { static int n; };
class B2 : B1 { int n1; };
class B3 : B2 { static int n2; };
对于 B2，派生类 B2 中有非静态成员，且只有一个仅包含静态成员的基类 B1，所以它是 POD 类型。对于 B3，基类 B2 有非静态成员，而派生类 B3 没有非静态成员，所以它也是 POD 类型。
-
所有非静态数据成员均和其基类也符合上述规则（递归定义），也就是说 POD 类型不能包含非 POD 类型的数据。
-
此外，所有兼容C语言的数据类型都是 POD 类型（struct、union 等不能违背上述规则）。
2. C++11 允许联合体有静态成员
C++11 删除了联合体不允许拥有静态成员的限制。例如：
union U {
static int func() {
int n = 3;
return n;
}
};
需要注意的是，静态成员变量只能在联合体内定义，却不能在联合体外使用，这使得该规则很没用。
3. 非受限联合体的赋值注意事项
C++11 规定，如果非受限联合体内有一个非 POD 的成员，而该成员拥有自定义的构造函数，那么这个非受限联合体的默认构造函数将被编译器删除；其他的特殊成员函数，例如默认拷贝构造函数、拷贝赋值操作符以及析构函数等，也将被删除。这条规则可能导致对象构造失败，比如下面的例子：
#include <string>
using namespace std;
union U {
string s;
int n;
};
int main() {
U u; // 构造失败，因为 U 的构造函数被删除
return 0;
}
在上面的例子中，因为 string 类拥有自定义的构造函数，所以 U 的构造函数被删除；定义 U 的类型变量 u 需要调用默认构造函数，所以 u 也就无法定义成功。
解决上面问题的一般需要用到 placement new，代码如下：
#include <string>
using namespace std;
union U {
string s;
int n;
public:
U() { new(&s) string; }
~U() { s.~string(); }
};
int main() {
U u;
return 0;
}
构造时，采用 placement new 将 s 构造在其地址 &s 上，这里 placement new 的唯一作用只是调用了一下 string 类的构造函数。注意，在析构时还需要调用 string 类的析构函数。
placement new 是什么？
placement new 是 new 关键字的一种进阶用法，既可以在栈（stack）上生成对象，也可以在堆（heap）上生成对象。相对应地，我们把常见的 new 的用法称为 operator new，它只能在 heap 上生成对象。placement new 的语法格式如下：
new(address) ClassConstruct(...)
address 表示已有内存的地址，该内存可以在栈上，也可以在堆上；ClassConstruct(…) 表示调用类的构造函数，如果构造函数没有参数，也可以省略括号。placement new 利用已经申请好的内存来生成对象，它不再为对象分配新的内存，而是将对象数据放在 address 指定的内存中。在本例中，placement new 使用的是 s 的内存空间。
4. 非受限联合体的匿名声明和“枚举式类”
匿名联合体是指不具名的联合体（也即没有名字的联合体），一般定义如下：
union U{
union { int x; }; //此联合体为匿名联合体
};
可以看到，联合体 U 内定义了一个不具名的联合体，该联合体包含一个 int 类型的成员变量，我们称这个联合体为匿名联合体。
同样的，非受限联合体也可以匿名，而当非受限的匿名联合体运用于类的声明时，这样的类被称为“枚举式类”。示例如下：
#include <cstring>
using namespace std;
class Student{
public:
Student(bool g, int a): gender(g), age(a){}
bool gender;
int age;
};
class Singer {
public:
enum Type { STUDENT, NATIVE, FOREIGENR };
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] = "";
t = FOREIGENR;
}
~Singer(){}
private:
Type t;
union {
Student s;
int id;
char name[10];
};
};
int main() {
Singer(true, 13);
Singer(310217);
Singer("J Michael", 9);
return 0;
}
上面的代码中使用了一个匿名非受限联合体，它作为类 Singer 的“变长成员”来使用，这样的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（编译器会报member "Student Singer::<anonymous union>::s" with constructor not allowed in union错误）。
