标签联合

标签联合（tagged union）也称可辨识联合（discriminated union）或者变体类型（variant type），指的是这样的一种数据结构，它能够存储一组不同但是固定的类型中某个类型的对象，具体是哪个类型由标签字段决定。这种数据结构在解释器、数据库和数据通信中非常有用。需要注意的是，可辨识联合英文原词在数学中又指不相交并集（disjoint union）。

简介在计算机科学中，标记联合也称为变体，变体记录，选择类型，区分联合，不相交联合或总和类型，是用于保存可能采用多种不同但固定类型的值的数据结构。任何时候只能使用其中一种类型，标签字段明确指出哪一种正在使用中。它可以被认为是一种具有多个“案例”的类型，每种类型都应该在该类型被操纵时正确处理。像普通工会一样，带标签的联合可以通过重叠每种类型的存储区域来节省存储空间，因为一次只能使用一个存储区域。

标记的联合在函数式语言中最为重要，例如ML和Haskell，它们被称为数据类型（参见代数数据类型），编译器能够验证总是处理标记联合的所有情况，从而避免许多类型的错误。然而，它们可以用几乎任何语言来构建，并且比未标记的工会更安全，通常简称为工会，这些工会相似，但没有明确记录工会目前正在使用哪个成员。

标签联合往往伴随着一个概念型的构造，这是相似但不相同的构造一类。给定初始标签类型和相应的类型，类型构造函数产生带标签的联合类型。

在数学上，标记的联合对应于不相交或歧视的联合，通常使用+编写。给定一个不相交并的一个元素甲+乙，有可能确定它是否从来到甲或乙。如果一个元素在于两个，会有在值两个有效不同拷贝甲+乙，一个来自甲，一个来自乙。

一个枚举类型可以看作是一个退化情况：的标签联合单元类型。它对应于一组空的构造函数，可以作为一个简单的标记变量来实现，因为除了标记的值之外，它不包含附加数据。

许多编程技术和数据结构 - 包括rope（数据结构），懒惰评估，类层次结构（见下文），任意精度算法，CDR编码，间接位和其他种类的标记指针等 - 通常使用一些某种标记的联盟。

加标签的联合可以看作是最简单的自描述数据格式。加标签的联合的标签可以看作是最简单的元数据。1

优点标记联合与未标记联合的主要优点是所有访问都是安全的，编译器甚至可以检查是否处理了所有的情况。无标记的联合依赖于程序逻辑来正确识别当前活动的字段，如果逻辑失败，这可能会导致奇怪的行为和难以发现的错误。

对于包含每种类型字段的简单记录，标记联合的主要优点是它通过为所有类型重叠存储来节省存储空间。一些实现为最大类型保留足够的存储空间，而另一些实现根据需要动态调整已标记的联合值的大小。当该值不可变时，分配尽可能多的存储空间非常简单。2

缺点标记联合的主要缺点是标签占用空间。由于通常只有少量的替代品，标签通常可以在可找到空间的地方挤入2或3位，但有时甚至这些位都不可用。在这种情况下，有用的替代方案可以是折叠，计算或编码标签，其中标签值是根据联合字段的内容动态计算的。常见的例子是使用保留值，例如，返回一个正数的函数可能返回-1来指示失败，并且标记值最常用于标记指针。

有时，未标记的联合会用于执行类型之间的位级转换，称为C ++中的reinterpret转换。加标签的工会不适用于此目的；通常每当标签被更改时都会分配一个新值。

许多语言在某种程度上支持通用数据类型，该类型包含每种其他类型的每个值，并且通常提供一种方法来测试通用类型的实际值类型。这些有时被称为变体。虽然通用数据类型在其正式定义中与标记的联合相当，但典型的标记联合包含的案例数量相对较少，这些案例形成了表达单一连贯概念的不同方式，如数据结构节点或指令。此外，还有一个期望，即标记联盟的每种可能情况在使用时都会被处理。通用数据类型的值不相关，并且没有可行的方法来处理它们。

与选项类型和异常处理一样，标记的联合有时用于处理异常结果的发生。通常这些标签被折叠为“保留值”类型，并且它们的出现并不一致地被检查：这是编程错误的相当常见的来源。2

类层次结构作为标记联合在面向对象编程中的典型类层次结构中，每个子类可以封装对该类唯一的数据。用于执行虚拟方法查找的元数据（例如，大多数C ++实现中的对象的vtable指针）标识子类，因此可以有效地用作识别实例存储的特定数据的标签（请参阅RTTI）。一个对象的构造函数设置这个标记，并且在整个对象的生命周期中它保持不变。

尽管如此，类层次结构涉及真正的亚型多态性；它可以通过创建相同基类型的更多子类来扩展，在标签/调度模型下无法正确处理。因此，通常不可能像标记联合会那样对子对象的“标签”进行案例分析或分派。一些语言如Scala允许基类被“密封”，并将带标记的联合与密封的基类进行统一。1

本词条内容贡献者为:

宋春霖 - 副教授 - 江南大学