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当询问C中常见的未定义行为时,灵魂比我提到的严格别名规则更加开明.
他们在说什么？

我早先使用过工会; 今天,当我读到这篇文章并开始知道这段代码时,我感到震惊

union ARGB
{
    uint32_t colour;

    struct componentsTag
    {
        uint8_t b;
        uint8_t g;
        uint8_t r;
        uint8_t a;
    } components;

} pixel;

pixel.colour = 0xff040201;  // ARGB::colour is the active member from now on

// somewhere down the line, without any edit to pixel

if(pixel.components.a)      // accessing the non-active member ARGB::components

实际上是未定义的行为即从工会成员读取而不是最近编写的那个导致未定义的行为.如果这不是工会的预期用途,那是什么？有人可以详细解释一下吗？

更新:

事后我想澄清一些事情.

• 这个问题的答案与C和C++不一样; 我无知的年轻自我将其标记为C和C++.
• 在仔细研究了C++ 11的标准后,我无法确切地说它调用了访问/检查非活动的union成员是未定义/未指定/实现定义的.我能找到的只是§9.5/ 1:

  如果标准布局联合包含多个共享公共初始序列的标准布局结构,并且如果此标准布局联合类型的对象包含其中一个标准布局结构,则允许检查任何标准布局结构的公共初始序列.标准布局结构成员.§9.2/ 19:如果相应的成员具有布局兼容类型且两个成员都不是位字段,或者两者都是具有相同宽度的位字段,则一个或多个初始序列的两个标准布局结构共享一个公共初始序列成员.

• 在C中,(C99 TC3 - DR 283以后)这样做是合法的(感谢Pascal Cuoq提出这个问题).但是,如果读取的值对于读取的类型无效(所谓的"陷阱表示"),尝试执行此操作仍会导致未定义的行为.否则,读取的值是实现定义的.

• C89/90在未指明的行为(附件J)中称之为,而K&R的书称其实施已定义.来自K&R的报价:

  这是联合的目的 - 一个可以合法地保存几种类型中的任何一种的变量.[...]只要用法一致:检索到的类型必须是最近存储的类型.程序员有责任跟踪当前存储在联合中的类型; 如果将某些内容存储为一种类型并将其提取为另一种类型,则结果将依赖于实现. …

我最近遇到了一个奇怪的去优化(或者错过了优化机会).

考虑此函数可以有效地将3位整数数组解包为8位整数.它在每次循环迭代中解包16个int:

void unpack3bit(uint8_t* target, char* source, int size) {
   while(size > 0){
      uint64_t t = *reinterpret_cast<uint64_t*>(source);
      target[0] = t & 0x7;
      target[1] = (t >> 3) & 0x7;
      target[2] = (t >> 6) & 0x7;
      target[3] = (t >> 9) & 0x7;
      target[4] = (t >> 12) & 0x7;
      target[5] = (t >> 15) & 0x7;
      target[6] = (t >> 18) & 0x7;
      target[7] = (t >> 21) & 0x7;
      target[8] = (t >> 24) & 0x7;
      target[9] = …

我的印象是访问union除最后一个成员之外的成员是UB,但我似乎无法找到一个可靠的参考(除了声称它是UB但没有标准支持的答案).

那么,这是不确定的行为？

我一直在寻找,但找不到明确的答案.

很多人说使用工会来打字 - 双关语是不明确的和不好的做法.为什么是这样？考虑到你写入原始信息的内存并不仅仅是自己的改变,我看不出为什么它会做任何未定义的任何原因(除非它超出了堆栈的范围,但这不是一个联合问题,这将是糟糕的设计).

人们引用严格的别名规则,但在我看来,就像说你不能这样做,因为你做不到.

如果不打双关语,联盟的意义又是什么呢？我在某个地方看到它们应该被用来在不同的时间使用相同的内存位置来获取不同的信息,但为什么不在再次使用之前删除信息呢？

总结一下:

1. 为什么使用工会进行打字是不好的？
2. 如果不是这样,他们的意义何在？

额外信息:我主要使用的是C++,但想了解它和C.特别是我正在使用工会在浮点数和原始十六进制之间进行转换以通过CAN总线发送.

假设我有floatIEEE 754 binary32的保证.给定一个与存储的有效浮点相对应的位模式std::uint32_t,如何float以最有效的标准兼容方式将其重新解释为？

float reinterpret_as_float(std::uint32_t ui) {
   return /* apply sorcery to ui */;
}

我有几种方法,我知道/怀疑/假设有一些问题:

1. 通过reinterpret_cast,

   float reinterpret_as_float(std::uint32_t ui) {
       return reinterpret_cast<float&>(ui);
   }
   

   Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

   或者等价的

   float reinterpret_as_float(std::uint32_t ui) {
       return *reinterpret_cast<float*>(&ui);
   }
   

   Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

   哪个遭受别名问题.

2. 通过union,

   float reinterpret_as_float(std::uint32_t ui) {
       union {
           std::uint32_t ui;
           float f;
       } u = {ui};
       return u.f;
   }
   

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   这实际上并不合法,因为它只允许从最近写的成员读取.然而,似乎有些编译器(gcc)允许这样做.

3. 通过std::memcpy,

   float reinterpret_as_float(std::uint32_t ui) {
       float f;
       std::memcpy(&f, &ui, 4);
       return f;
   }
   

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   哪种AFAIK是合法的,但复制单个单词的函数调用似乎很浪费,尽管它可能会被优化掉.

4. 通过reinterpret_cast …

根据我对严格别名规则的理解,这个快速反平方根的代码将导致C++中未定义的行为:

float Q_rsqrt( float number )
{
    long i;
    float x2, y;
    const float threehalfs = 1.5F;

    x2 = number * 0.5F;
    y  = number;
    i  = * ( long * ) &y; // type punning
    i  = 0x5f3759df - ( i >> 1 );
    y  = * ( float * ) &i;
    y  = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) );

    return y;
}

这段代码确实会导致UB吗？如果是,如何以符合标准的方式重新实现？如果没有,为什么不呢？

假设:在调用此函数之前,我们已经以某种方式检查了浮点数是IEEE 754 32位格式, …

在这些评论用户@Deduplicator坚持认为,严格别名规则允许通过一个不兼容的类型的访问,如果任一混叠或混叠指针的是一个指针到字符的类型(合格或不合格,符号或无符号char *).所以,他的断言基本上都是这两个

long long foo;
char *p = (char *)&foo;
*p; // just in order to dereference 'p'

和

char foo[sizeof(long long)];
long long *p = (long long *)&foo[0];
*p; // just in order to dereference 'p'

符合并定义了行为.

但是,在我的阅读中,它只是第一种有效的形式,也就是说,当别名指针是指向char的指针时; 但是,在另一个方向上不能这样做,即当别名指针指向不兼容的类型(字符类型除外)时,别名指针为a char *.

所以,上面的第二个片段会有未定义的行为.

情况怎样？它是否正确？为了记录,我已经阅读了这个问题和答案,并且接受的答案明确指出了这一点

规则允许例外char *.它总是假设char *其他类型别名.但是这不会起作用,没有假设你的结构别名为chars的缓冲区.

(强调我的)

在过去一周左右的时间里,我一直在阅读严格的别名规则并进入本文:了解C/C++严格别名.

本文通过几种方式将两个交换32位整数的两半进行交换,给出了良好的示例和违反严格别名规则的示例.但是,我无法理解其中一个例子.

此代码被描述为已损坏.

uint32_t
swaphalves(uint32_t a)
{
    a = (a >> 16) | (a << 16);
    return a;
}

给出的理由是:

这个版本看起来很合理,但你不知道|的左右两侧 将各自获得原始版本,a或者如果其中一个将获得另一个的结果.这里没有序列点,因此我们对此处的操作顺序一无所知,并且您可能会使用不同级别的优化从同一编译器获得不同的结果.

我不同意.这段代码对我来说很好看.a在该a = (a >> 16 | (a << 16);行中只有一个写入,我希望a在写入之前进行两次读取.此外,没有指针或引用,也没有不兼容的类型.

我在此代码中是否缺少严格的别名冲突,或者文章是否不正确？

我有以下代码.也许我没有理解指针算法以及我应该有但是为什么int_pointer增加4而不是1？使用char_pointer,为什么它不会增加4而不是1？

 #include <stdio.h>

 int main() {
    int i;

    char char_array[5] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
    int int_array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

    char *char_pointer;
    int *int_pointer;

    char_pointer = int_array; // The char_pointer and int_pointer now
    int_pointer = char_array; // point to incompatible data types.

    for(i=0; i < 5; i++) { // Iterate through the int array with the int_pointer.
        printf("[integer pointer] points to %p, which contains the char '%c'\n",
            int_pointer, *int_pointer);
        int_pointer = int_pointer + 1;
    }

    for(i=0; …