关于C中的union的一个问题—存储为一种类型,读取为另一种类型—是否定义了实现?

u.i 和 u.ch u、 我 515 .

例如 gcc 在我的机器上,为每个问题生成两个不同的答案 -O0 -O2 .

1. 因为我的机器有32位的little endian架构 -O0 最后,我将两个最低有效字节初始化为2和3,两个最高有效字节未初始化。工会的记忆是这样的: {3, 2, garbage, garbage}

   3 2 -1216937469 .

2. 具有 -氧气 ,我得到 3 2 515 {3, 2, 0, 0} . 发生了什么事 海湾合作委员会 优化对的调用 printf 具有实际值,因此程序集输出类似于:

   #include <stdio.h>
   int main() {
       printf("%d %d %d\n", 3, 2, 515);
       return 0;
   }
   

   如对该问题的其他回答中所述,可获得值515。本质上,它意味着 海湾合作委员会 优化调用它选择了零作为可能未初始化的并集的随机值。

给一个工会成员写信,读另一个工会成员的信 通常 it may be useful for programs compiled with strict aliasing

这个问题的答案取决于历史背景,因为语言的规格随时间而变化。而这件事恰好是受这些变化影响的。

未定义的行为 . 不 (这是另一回事),但是 未定义

现在,在C语言发展的后期(应用了技术勘误3的C99语言规范版本),使用union进行类型双关(typepunning)突然变得合法,即写union的一个成员,然后读另一个成员。

请注意,尝试这样做仍然会导致未定义的行为。如果您读取的值恰好对您读取的类型无效(所谓的“陷阱表示”),则该行为仍然未定义。否则,您读取的值是实现定义的。

具体的 示例对于从 int 到 char[2] 数组。在C语言中,将任何对象的内容重新解释为字符数组(同样是6.5/7)是合法的。

字符[2] 数组成员,然后将其作为 未定义的行为 . 即使您的字符数组长度足以覆盖整个字符,也存在潜在的危险 .

但在你的特殊情况下,如果 int 字符[2] int

输出背后的原因是,在您的机器上,整数存储在 little-endian 格式:首先存储最低有效字节。因此是字节序列 [3,2,0,0]表示整数3+2*256=515。

这一结果取决于具体的实现和平台。

这些代码的输出将取决于您的平台和C编译器实现。您的输出让我觉得您正在litte-endian系统(可能是x86)上运行此代码。如果将515放入i并在调试器中查看它,您将看到最低顺序的字节将是3,内存中的下一个字节将是2,这正好映射到您放入ch中的内容。

如果在big-endian系统上执行此操作,则可能会得到770(假设为16位整数)或50462720(假设为32位整数)。

这取决于实现,结果可能在不同的平台/编译器上有所不同,但似乎情况就是这样:

515二进制是

1000000011

将零填充为两个字节(假设为16位整数):

0000001000000011

00000010 and 00000011

那是 2 和 3

希望有人能解释为什么它们是颠倒的-我的猜测是,字符不是颠倒的,但int是小端的。

分配给联合体的内存量等于存储最大成员所需的内存量。在本例中,您有一个长度为2的int和char数组。假设int为16位,char为8位,两者都需要相同的空间,因此并集分配了两个字节。

0000001100000010 little-endian 如果LSB存储在最低地址,则从union读取的int将为 0000001000000011 这是515的二进制代码。

注意:即使int是32位检查,这也是正确的 Amnon's answer

如果您在32位系统上,那么int是4个字节,但您只初始化了2个字节。访问未初始化的数据是未定义的行为。

假设您在一个具有16位整数的系统上,那么您所做的仍然是实现定义的。如果您的系统是little endian,那么u.ch[0]将与u.i和u.ch的最低有效字节相对应 1 将是最重要的字节。在大端系统中,情况正好相反。此外,C标准并不强制实现使用 two's complement

提示:如果使用十六进制值,更容易看到发生了什么。在小endian系统中,十六进制的结果将是0x0203。