Question

想象一下这种情况：

union Reg16
{
    uint16_t word;

    struct
    {
        uint8_t bottom;
        uint8_t top;
    };
};

让我们说我在某个地方使用这个联盟：

Reg16 reg_AF;
uint8_t& reg_A = reg_AF.top;
uint8_t& reg_F = reg_AF.bottom;

即使工会在技术上并不总是指向u8，是否可以安全地引用工会的相应部分？我不确定这是否违反严格的别名规则，但值得注意的是，word的任何地方都没有引用，只有top和bottom。特别是在这种特殊情况下，引用应该指向整个u16的顶部和底部两半，所以没有任何UB，因为我不会得到任何UB如果我有一个浮点数和一个int的并集并且引用了每个值，那么我不希望通过读取它们来获得它。

提前致谢。

Answer 1

首先要说的是严格别名规则（C ++ 03标准第3.10节）†中有明确的语言，允许通过unsigned char访问值。如果uint8_t是unsigned char的typedef，则此用法将是明确合法的。

但是，对于不是uint8_t的实现定义类型，unsigned char可以是typedef（尽管仔细阅读标准表明如果存在uint8_t，它必须与unsigned char）。此外，对于其他类型（例如uint32_t和uint16_t），此问题仍然有用。

现有引用肯定没有任何损害 - 当联合包含word而不是top + {{1}时，如果引用，则可能出现唯一的危险}}。另一方面，如果发生这种情况（且bottom / top不是bottom），则违反了严格别名规则。

鉴于C标准明确允许通过联合进行类型惩罚（与C ++不同），您的C ++编译器也很可能允许它。

除此之外：严格来说，样本不合法;匿名结构是GCC，Clang和MSVC支持的扩展（所以问题是，哪些编译器不支持它们）。

†在以后的版本中，措辞略有改变，部分编号可能已经改变 - 但原则保持不变。

Answer 2

假设你的代码实际上是：

union Reg16
{
    uint16_t word;

    struct
    {
        uint8_t bottom;
        uint8_t top;
    } bytes;
};

这是完美的作为声明：

Reg16 reg_AF;
uint8_t& reg_A = reg_AF.bytes.top;
uint8_t& reg_F = reg_AF.bytes.bottom;

您可以完全按照直接使用struct成员的方式使用引用。

例如reg_AF.bytes.bottom = 'A'; std::cout << ref_F;非常好：联合当前包含结构，并且您正确使用对结构成员的引用。

但是这个reg_AF.word = 0x4142; std::cout << reg_A;与UB（*）完全一样，是reg_AF.word = 0x4142; std::cout << reg_AF.bytes.bottom;

（*）根据严格别名规则，您不应该从用于编写它的其他类型访问值。由于struct bytes与uint_8不同，因此别名不正确。话虽这么说，常见的编译器目前接受作为联盟的扩展，甚至可以选择忽略严格的别名规则。只是代码不符合标准，而另一个编译器可能表现不同。

在C ++中引用union成员有多安全？

2 个答案: