Question

请考虑以下代码。它没问题还是会导致未定义的行为？

#include <iostream>

int main()
{
    {
        unsigned char binary[] = {0, 5, 10};
        bool* x = reinterpret_cast<bool*>(&binary[0]);

        for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
        {
            std::cout << (x[i] ? 1 : 0) << " ";
        }
    }

    {
        unsigned char b = 255;
        bool* x = reinterpret_cast<bool*>(&b);
        std::cout << (*x ? 1 : 0) << std::endl;
    }

    return 0;
}

使用gcc 4.6到4.8编译时的输出是

0 5 10 1

但仅限于优化（-O1及更多）。 Clang结果

0 1 1 1

即使有优化。现在，如果将y[i] ? 1 : 0更改为y[i] ? 2 : 1 gcc结果

1 2 2 1。

任何想法或者因为演员而只是未定义的行为？

Answer 1

该标准并不保证bool与char完全兼容（即不保证它们具有相同的大小或对齐方式），并说：

bool类型的值为true或false。

§3.9.1[basic.fundamental]

它还说：

将本国际标准所描述的方式中的bool值用作“未定义”，例如通过检查未初始化的自动对象的值，可能会使其表现得好像既不是true也不是false。

脚注47（N3337）

因此，您处于未定义行为的范畴。

请注意，由于标准不会使bool成为例外，因此适用以下规则：

如果程序试图通过以下类型之一以外的glvalue访问对象的存储值，则行为未定义：

- 对象的动态类型，

- 对象的动态类型的cv限定版本，

- 与对象的动态类型相似的类型（如4.4中所定义）

- 与对象的动态类型对应的有符号或无符号类型

- 对应于对象动态类型的cv限定版本的有符号或无符号类型，

- 聚合或联合类型，包括其元素或非静态数据成员中的上述类型之一（包括递归地，子聚合或包含联合的元素或非静态数据成员），

- 一种类型，是对象动态类型的（可能是cv限定的）基类类型，

- char或unsigned char类型。

§3.10[basic.lval]

在这种情况下，对象的类型是unsigned char，因此尝试通过bool左值（通过解除引用bool *获得的那个）访问它们会导致UB。

Answer 2

这违反strict aliasing rule，我会引用我的回答here：

严格的别名规则，这使得访问对象成为非法通过一个不同类型的指针，虽然通过char访问 * 被允许。允许编译器假设不同类型的指针不指向相同的内存并进行优化因此。它还意味着代码调用未定义的行为和真的可以做任何事情。

标准草案在3.10 Lvalues和rvalues 段落 10 中涵盖了这一点：

如果程序试图通过访问对象的存储值   行为是除以下类型之一以外的glvalue   未定义：⁵²

- 对象的动态类型，

- 对象的动态类型的cv限定版本，

- 与对象的动态类型相似的类型（如4.4中所定义）

- 与对象的动态类型对应的有符号或无符号类型

- 对应于动态类型的cv限定版本的有符号或无符号类型   对象，

- 聚合或联合类型，包括其元素中的上述类型之一或非静态类型   数据成员（包括，递归地，子集合的元素或非静态数据成员   或包含联盟），

- 一种类型，是对象动态类型的（可能是cv限定的）基类类型，

- char或unsigned char类型。

如果这不是问题，则不清楚，尝试将bool解释为char甚至是有效的，3.9.1 基本类型部分说：

bool类型的值为true或false。[...]

脚注 47 表示：

以本国际标准描述的方式将bool值用作“未定义”，例如通过检查a的值未初始化的自动对象，可能会使其表现为既不是真也不是假。

将unsigned char数组解释为bool数组

2 个答案: