为什么这种糟糕的通用初始化语法会编译并导致不可预测的行为？

Question

我有一堆使用硬件（FPGA）寄存器的代码，大致是这样的形式：

struct SomeRegFields {
    unsigned int lower : 16;
    unsigned int upper : 16;
};

union SomeReg {
    uint32_t wholeReg;
    SomeRegFields fields;
};

（大多数这些寄存器类型都比较复杂。这是说明性的。）

在清理一堆以下列方式设置寄存器的代码时：

SomeReg reg1;
reg1.wholeReg = 0;
// ... assign individual fields
card->writeReg(REG1_ADDRESS, reg1.wholeReg);

SomeReg reg2;
reg2.wholeReg = card->readReg(REG2_ADDRESS);
// ... do something with reg2 field values

我有点心不在焉，不小心得到了以下结果：

SomeReg reg1{ reg1.wholeReg = 0 };
SomeReg reg2{ reg2.wholeReg = card->readReg(REG2_ADDRESS) };

当然，reg1.wholeReg = 部分是错误的，应该删除。

让我烦恼的是这个编译在 MSVC 和 GCC 上。我本以为这里会出现语法错误。此外，有时它工作正常并且值实际上得到 copied/assigned 正确，但其他时候，即使返回的寄存器值不是 0，它也会导致 0 值。它是不可预测的，但在哪些案例有效和哪些无效的运行之间似乎是一致的。

知道为什么编译器不将此标记为错误的语法吗？为什么它在某些情况下似乎有效但在其他情况下会中断？当然，我认为这是未定义的行为，但为什么它会改变看似几乎完全相同的调用之间的行为，通常是背靠背？

一些编译信息：

如果我run this through Compiler Explorer:

int main()
{
    SomeReg myReg { myReg.wholeReg = 10 };
    return myReg.fields.upper;
}

这是 GCC trunk 在优化关闭时为 main 吐出的代码 (-O0):

main:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    mov     DWORD PTR [rbp-4], 10
*   mov     eax, DWORD PTR [rbp-4]
*   mov     DWORD PTR [rbp-4], eax
    movzx   eax, WORD PTR [rbp-2]
    movzx   eax, ax
    pop     rbp
    ret

标有 * 的行是此版本与没有错误 myReg.wholeReg = 部分的版本之间的唯一区别。 MSVC 给出了类似的结果，尽管即使关闭优化，它似乎也在做一些事情。在这种情况下，它只是导致一个额外的分配进出寄存器，所以它仍然按预期工作，但考虑到我的意外实验结果，它不能总是在更复杂的情况下以这种方式编译，即不从编译分配-时间可扣除的价值。

Answer 1

reg1.wholeReg = card->readReg(REG2_ADDRESS)

这只是一个表达式。您正在将 card->readReg(REG2_ADDRESS) 的 return 值分配给 reg1.wholeReg，然后将此表达式的结果（指代 reg1.wholeReg 的左值）用于第一个 aggregate-initialize reg2 的成员（即 reg2.wholeReg）。之后 reg1 和 reg2 应该保持相同的值，即函数的 return 值。

在

中语法相同

SomeReg reg1{ reg1.wholeReg = 0 };

但是，这在技术上是未定义的行为，因为您不允许在初始化之前访问变量或 class 成员。实际上，我希望这通常能正常工作，将 reg1.wholeReg 初始化为 0 然后再一次。

在其自身的初始化程序中引用变量在语法上是正确的，有时可能很有用（例如，将指针传递给变量本身）。这就是没有编译错误的原因。

int main()
{
    SomeReg myReg { myReg.wholeReg = 10 };
    return myReg.fields.upper;
}

这有额外的未定义行为，即使您修复了初始化，因为您根本不能在 C++ 中使用联合进行类型双关。这始终是未定义的行为，尽管某些编译器可能允许它达到 C 中允许的程度。仍然，如果 wholeReg 是联合的活跃成员（意味着最后一个分配了值的成员）。

为什么这种糟糕的通用初始化语法会编译并导致不可预测的行为？

Why does this bad universal initializer syntax compile and result in unpredictable behavior?

c++

compilation

initializer-list