将数组作为结构访问与未定义的行为

Posted 2023-02-21

【中文标题】将数组作为结构访问与未定义的行为

【英文标题】：Accessing an array as a struct vs undefined behavior

【发布时间】：2016-05-13 13:27:35

【问题描述】：

假设我们有一个包含 4 个 float 值的结构和一个包含 4 个元素的 float 数组。

然后是否将数组作为Foo 实例访问并通过该实例更改数组元素是未定义的行为？

struct Foo

    float a;
    float b;
    float c;
    float d;
;

float values[4] =  1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f ;

int main()

    auto& floats = *reinterpret_cast<Foo*>(values);
    floats.a = 0.0f;
    floats.b = 0.0f;
    floats.c = 0.0f;
    floats.d = 0.0f;

在线编译运行：http://cpp.sh/6y7m

【问题讨论】：

调用严格别名，严格别名，我们在第7行调用。

这怎么可能定义得很好？每个班级成员之间可能存在任意填充。

@LightnessRacesinOrbit 对。想要黑白的:)

事实上，@LightnessRacesinOrbit 是在说别的。比方说，你用字符数组替换你的浮点数组，并开始在某个偏移量处访问它的元素并将浮点值复制到其中。该程序将是格式良好的，并且不会有未定义的行为。但是由于填充，您不太可能在结构中找到包含您期望它们的值的浮点成员。

【参考方案1】：

是的，这确实是一种未定义的行为。它违反了所谓的严格别名规则 - 禁止通过 unrelated 指针访问对象（我不会在这里详细说明 unrelated 什么，除非特别要求） .

但是，浮点数数组与结构无关。

这是标准 (3.10 / 10) 的摘录：

如果程序尝试通过以下方式访问对象的存储值 行为是以下类型之一以外的泛左值 未定义：

——对象的动态类型，

——对象动态类型的 cv 限定版本，

——一个类似的类型（如 4.4) 中定义的对象的动态类型，

——一个类型是 对应于动态类型的有符号或无符号类型 对象，

— 有符号或无符号类型，对应于 对象的动态类型的 cv 限定版本，

— 包含上述类型之一的聚合或联合类型 在其元素或非静态数据成员之间（包括递归地， 子聚合或包含的元素或非静态数据成员 联合），

— 一种类型，它是（可能是 cv 限定的）基类类型 对象的动态类型，

— char 或 unsigned char 类型。

【讨论】：

您能详细说明一下吗？或者也许将我指向标准中的相关部分？谢谢！

@JohannGerell，我最喜欢的部分 :) 给我 3 分钟。

感谢您对“无关”的详细阐述 - 我也有这种预感。

@JohannGerell en.cppreference.com/w/cpp/language/…

@JohannGerell C 语言有different rules，它比 C++ 更宽松，许多编译器允许在 C++ 中使用它们作为编译器扩展。然而，结构和数组的别名是不允许的。