Question

请考虑以下程序。

对于最近的gcc，所有比较都是正确的，但只有值1与x86的Visual Studio命令行编译器v.19.16.27031.1比较。

我认为通常可以通过char指针写入POD。但是标准中是否有关于将有趣的值写入bool变量的措辞？如果允许，是否有关于比较行为的文字？

#include <iostream>
using namespace std;

void f()
{
   if(sizeof(bool) != 1)
   {
      cout << "sizeof(bool) != 1\n";
      return;
   }

  bool b;

  *(char *)&b = 1;
  if(b == true) { cout << (int) *(char *)&b  << " is true\n"; }

  *(char *)&b = 2;
  if(b == true) { cout << (int) *(char *)&b  << " is true\n"; }

  *(char *)&b = 3;
  if(b == true) { cout << (int) *(char *)&b  << " is true\n"; }
}

int main()
{
    f();
}

P.S。 gcc 8.3使用test指令有效地检查非零值，而gcc 9.1显式地将其与1进行比较，从而仅使该比较为真。也许这个godbolt link有用。

Answer 1

否。这不行。

在布尔中写入任意数据非常费力（请参见What is the strict aliasing rule?），类似于Does the C++ standard allow for an uninitialized bool to crash a program?

*(char *)&b = 2;

这种类型的punning hack调用UB。根据{{1}}的编译器实现及其允许的优化，您可能拥有demons flying off your nose。

Answer 2

考虑：

bool b;
b = char{2};     // 1
(char&)b = 2;    // 2
*(char*)&b = 2;  // 3

在这里，第2行和第3行的含义相同，但第1行的含义不同。在第1行中，由于分配给bool对象的值不为零，因此保证结果为true。但是，在第2行和第3行中，bool对象的对象表示被直接写入。

通过const类型的左值写入任何非char类型的对象确实是合法的，但是：

在C ++ 17中，该标准未指定bool对象的表示形式。 bool类型可能具有填充位，甚至可能大于char。因此，以这种方式直接写入bool值的任何尝试都可能产生无效的（或“陷阱”）对象表示，这意味着随后读取该值将产生不确定的行为。实现可以（但不是标准要求的）定义bool对象的表示形式。

在C ++ 20中，我的理解是，由于P1236R1，不再有陷阱表示，但是bool的表示仍未完全指定。 bool对象可能仍然大于char，因此，如果仅写入对象的第一个字节，则它仍可以包含不确定的值，并在访问时产生UB。如果bool是1个字节（可能），则结果不确定-它必须产生基础类型的一些有效值（很可能是char或其有符号或无符号的表亲），但仍未指定此类值到true和false的映射。

Answer 3

可以将true和false以外的值分配给类型bool的变量。

在分配值之前，通过使用标准转换顺序bool / true将RHS转换为false。

但是，您尝试执行的操作不正确。

*(char *)&b = 2;  // Not OK
*(char *)&b = 3;  // Not OK

即使使用该机制分配1和0也不行。

*(char *)&b = 1;  // Not OK
*(char *)&b = 0;  // Not OK

以下语句可以。

b = 2; // OK
b = 3; // OK

根据OP的评论进行更新。

来自the standard/basic.types#basic.fundamental-6：

布尔类型的值为true或false。

该标准未强制将true表示为1和/或false表示为0。实现可以选择最适合其需求的表示形式。

关于bool类型的值的standard goes on to say this：

以本国际标准描述为“未定义”的方式使用bool值，例如通过检查未初始化的自动对象的值，可能会导致它的行为就好像它们都不是true也false。

将值char(1)或char(0)间接存储在其存储位置中并不能保证将值正确转换为true / false。由于这些值在实现中可能无法表示true或false，因此访问这些值将导致未定义的行为。

Answer 4

通过指向除bool之外的类型的指针将任何整数值写入bool是未定义的行为，因为它们可能与编译器对该类型的表示不匹配。是的，写0或1之外的东西绝对会破坏事情：编译器通常依赖于布尔true的确切内部表示。

但是bool b = 3很好，只需将b设置为true（将整数类型转换为bool的规则是，任何非零值都将变为{{1} }，零变成true）。

Answer 5

通常，最好为bool分配0或1以外的值：

7.3.14布尔转换 [转换布尔] 1算术，无作用域枚举，指针或指针成员类型的prvalue可以转换为bool类型的prvalue。零值，空指针值或空成员指针值将转换为false；其他任何值都将转换为true。

但是您的转换完全是另一个问题。

请小心，认为可以通过指向其他内容的指针来写类型。您可以获得非常令人惊讶的结果，并且允许优化器假设某些事情没有完成。我不知道它的所有规则，但是优化器并不总是遵循指向不同类型的指针的写入操作（在存在未定义行为的情况下，它可以做各种事情！）但是请注意，这样的代码：

bool f()
{
    bool a = true;
    bool b = true;
    *reinterpret_cast<char*>(&a) = 1;
    *reinterpret_cast<char*>(&b) = 2;
    return a == b;
}

实时：https://godbolt.org/z/hJnuSi

经过优化： g ++：-> true（但实际上是2）叮当声：-> false

main() {
    std::cout << f() << "\n";  // g++ prints 2!!!
}

尽管f（）返回布尔值，但g ++实际上在这里main中打印出2。可能没想到。

在布尔中写入0或1以外的值是UB吗？如果是，他们如何比较？

5 个答案:

根据OP的评论进行更新。