C++ struct 與 union 深度解析：內存佈局、訪問權限與高級特性

struct：不只是 C 的結構體

C++ 對 struct 進行了重大擴充：

1. 真正的類型：定義變量時無需 struct 關鍵字，也無需 typedef。
2. 可定義成員函數：包括構造函數、析構函數等，支援訪問權限（public/private/protected）。
3. 默認訪問權限為 public：這是 struct 與 class 的唯一區別（class 默認 private），為保持 C 兼容性而設計。
4. 初始化規則：無顯式構造函數時可用花括號順序初始化（如 Room r[3] = {{1,101},{2,201},{3,301}}）；一旦定義任意構造函數，花括號初始化即失效。
5. 內存對齊：sizeof 需考慮成員對齊導致的填充字節。

union：節省空間的特殊類

聯合體成員共享同一塊內存，大小由最大成員決定。修改任一成員會影響所有其他成員。

基本性質演示

union TestUnion { char c; int i; };
// sizeof(TestUnion) == 4 (由 int 決定)
TestUnion u; u.c = 'A'; // 此時 u.i 的低位字節變為 0x41，高位保持原值

高級特性與限制

• 可指定訪問權限（默認 public），可定義成員函數（含構造/析構）。
• 不能作為基類被繼承。
• 不能有靜態數據成員或引用成員（靜態不共享內存，引用不可修改違背聯合體語義）。
• 成員類若含構造/析構/虛函數等則不能作為聯合體成員（破壞內存共享語義）。
• 匿名聯合體：直接聲明不帶名稱的 union，其成員與外層作用域同級，不允許成員函數、私有/保護成員、全局非靜態成員。

匿名聯合體示例

union { char a; int b; }; // 匿名聯合體
a = 'X'; // 直接訪問，等價於修改 b 的低位字節

總結

struct 是「默認 public 的 class」，union 是「共享內存的特殊類」，兩者均支援面向對象特性，但語義與限制截然不同。善用 struct 封裝純數據聚合，用 union 實現類型雙關或節省內存。