Question

我正在尝试将联合位作为不同的数据类型进行访问。例如：

    typedef union {
    uint64_t x;
    uint32_t y[2];
    }test;

    test testdata;
    testdata.x = 0xa;
    printf("uint64_t: %016lx\nuint32_t: %08x %08x\n",testdata.x,testdata.y[0],testdata.y[1]);
    printf("Addresses:\nuint64_t: %016lx\nuint32_t: %p %p\n",&testdata.x,&testdata.y[0],&testdata.y[1]);

输出为

uint64_t: 000000000000000a
uint32_t: 0000000a 00000000
Addresses:
uint64_t: 00007ffe09d594e0
uint32_t: 0x7ffe09d594e0 0x7ffe09d594e4

y指向的起始地址与x的起始地址相同。由于两个字段使用相同的位置，因此x的值不应该为00000000 0000000a吗？

为什么这没有发生？在具有不同数据类型的不同字段的联盟中，如何进行内部转换？

需要执行什么操作才能使用联合以与uint64_t中相同的顺序检索uint32_t中的原始位？

编辑：如注释中所述，C ++提供了未定义的行为。它在C中如何工作？我们真的可以做到吗？

Answer 1

我将首先解释您的实施过程中发生的情况。

您正在uint64_t值和2个uint32_t值的数组之间进行 type punning 。根据结果，您的系统是低位字节序的，并通过简单地重新解释字节表示形式来高兴地接受这种类型的修剪。并且0x0a的字节表示为小端uint64_t：

Byte number  0    1    2    3    4    5    6    7  
Value        0x0a 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

little endian中的最低有效字节具有最低地址。现在很明显为什么uint32_t[2]表示为{ 0x0a, 0x00 }。

但是您所做的只是合法的C语言。

C语言：

C11表示为6.5.2.3结构和联合成员：

3后缀表达式，后跟.。运算符和标识符指定成员结构或联合对象。该值是命名成员的值，^95），如果是，则为左值第一个表达式是左值。

^95）注释明确指出：

如果用于读取联合对象的内容的成员与上次使用该成员的成员不同将值存储在对象中，值的对象表示的适当部分将重新解释作为新类型的对象表示形式（如6.2.6中所述（有时称为“类型 punning’）。这可能是陷阱的表示形式。

因此，即使注释不是规范性的，它们的目的也是弄清楚标准的解释方式=>您的代码有效，并且在定义uint64_t和{{1}的小端系统上具有定义的行为}类型。

C ++语言：

C ++在这方面更加严格。用于C ++ 17的n4659草案在[basic.lval]中说：

8如果程序尝试通过除以下任意一个以外的glvalue来访问对象的存储值   以下类型的行为未定义：⁵⁶
  （8.1）—对象的动态类型，
  （8.2）—对象的动态类型的cv限定版本，
  （8.3）—与对象的动态类型相似的类型（定义见7.5），
  （8.4）—类型，它是与对象的动态类型相对应的有符号或无符号类型，
  （8.5）—一种类型，是与动态类型的CV限定版本相对应的有符号或无符号类型   对象的
  （8.6）—集合或联合类型，在其元素中包括上述类型之一或非静态   数据成员（包括递归地包括子聚合的元素或非静态数据成员或   包含工会），
  （8.7）—一种类型，它是对象的动态类型的（可能是cv限定的）基类类型，
  （8.8）— char，unsigned char或std :: byte类型。

注释⁵⁶明确说：

此列表的目的是指定对象可能会别名也可能不会别名的那些情况。

因为 punning 从未在C ++标准中引用，并且struct / union部分不包含C的 re-interpretation 的等效项，这意味着读入C ++的成员值（不是最后一个写入的成员）会调用未定义的行为。

当然，常见的编译器实现可以同时编译C和C ++，并且它们中的大多数甚至在C ++源代码中也接受C习惯用法，这与gcc C ++编译器欣然接受C ++源文件中的VLA的原因相同。毕竟，未定义的行为包括预期的结果...但是您不应依赖于此作为可移植代码。

将联合字段中的位解释为C / C ++中的不同数据类型

1 个答案:

C语言：

C ++语言：