使用 union 在 C 中输入双关语

Question

考虑以下代码：

union u{
    int i;
    long j[2];
};

int main(void){
    union u *u = malloc(sizeof *u);
    u->i = 10;
    printf("%li\n", u->j[0]);
}

我想用6.5解释代码的合法性：

An object shall have its stored value accessed only by an lvalue expression that has one of the following types:

— a type compatible with the effective type of the object,

[...]

— an aggregate or union type that includes one of the aforementioned types among its members (including, recursively, a member of a subaggregate or contained union), or

将此应用于上面的示例我们有：

u->i = 10; 使 u->i 对象具有有效类型 int。
左值 u 有一个 union 类型，其中包含类型 int.
具有未指定值的对象 u->j[0] 使用具有类型 int.

union u

u

应用引用 6.5 我们知道这里没有 UB。

问题：这样的推理是否正确？或者它有什么错误？

Answer 1

是的，你的推理是正确的。这不是未定义的行为，而是根据 C11 第 6.2.6.1/7 节的未指定行为：

When a value is stored in a member of an object of union type, the bytes of the object representation that do not correspond to that member but do correspond to other members take unspecified values.

第 3.19.3 节阐明了这意味着什么：

unspecified value: valid value of the relevant type where this International Standard imposes no requirements on which value is chosen in any instance

附件 J：可移植性问题

中提醒了这一点

J.1 Unspecified behavior
1 The following are unspecified:
— ...
— The value of padding bytes when storing values in structures or unions (6.2.6.1).
— The values of bytes that correspond to union members other than the one last stored into (6.2.6.1).
— ...

J2 中未指定任何有关访问联合成员的内容，这是关于未定义行为的

话虽这么说，可移植性问题可能会很严重，如第 6.2.6.1/6 节提醒的那样：

The value of a structure or union object is never a trap representation, even though the value of a member of the structure or union object may be a trap representation.

陷阱表示是“不需要表示对象类型值的对象表示”（定义），理解为“获取陷阱表示 可能会执行陷阱 但不需要 ”（脚注）。所以访问 inactive 值可能会导致程序中断，但如果没有，那只是没有保证。

使用 union 在 C 中输入双关语

Type punning in C using union

c

language-lawyer

union

type-punning