c++ - union 和类型双关语

Question

我已经搜索了一段时间，但找不到明确的答案。

很多人说使用 union 来键入双关是未定义且不好的做法。为什么是这样？考虑到您将原始信息写入的内存不会自行更改(除非它超出堆栈范围，但这不是 union 问题，我看不出它为什么会做任何未定义的事情的任何理由，那将是糟糕的设计)。

人们引用严格的别名规则，但在我看来，这就像说你不能这样做，因为你不能这样做。

如果不输入双关语， union 还有什么意义？我在某处看到它们应该用于在不同时间将相同的内存位置用于不同的信息，但为什么不在再次使用之前删除信息？

总结一下:

1. 为什么使用 union 来进行类型双关是不好的？
2. 如果不是这个，它们还有什么意义？

额外信息:我主要使用 C++，但想了解它和 C。具体来说，我使用 union 在 float 和原始十六进制之间转换以通过 CAN 总线发送。

Answer 1

重申一下，通过 union 进行类型双关在 C 中非常好(但在 C++ 中则不行)。相比之下，使用指针强制转换违反了 C99 严格的别名并且是有问题的，因为不同的类型可能有不同的对齐要求，如果你做错了，你可能会引发 SIGBUS。使用 union ，这绝不是问题。

来自 C 标准的相关引用是:

C89 第 3.3.2.3 节第 5 节:

if a member of a union object is accessed after a value has been stored in a different member of the object, the behavior is implementation-defined

C11 第 6.5.2.3 节第 3 节:

A postfix expression followed by the . operator and an identifier designates a member of a structure or union object. The value is that of the named member

带有以下脚注 95:

If the member used to read the contents of a union object is not the same as the member last used to store a value in the object, the appropriate part of the object representation of the value is reinterpreted as an object representation in the new type as described in 6.2.6 (a process sometimes called ‘‘type punning’’). This might be a trap representation.

这应该非常清楚。

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James 很困惑，因为 C11 第 6.7.2.1 §16 节写道

The value of at most one of the members can be stored in a union object at any time.

这似乎是矛盾的，但事实并非如此:与 C++ 相比，在 C 中没有事件成员的概念，通过不兼容类型的表达式访问单个存储值是完全可以的。

另见 C11 附件 J.1 §1:

The values of bytes that correspond to union members other than the one last stored into [are unspecified].

在 C99 中，这用于读取

The value of a union member other than the last one stored into [is unspecified]

这是不正确的。由于附件不规范，它没有对自己的 TC 进行评级，必须等到下一个标准修订版才能修复。

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GNU 对标准 C++(和 C90)的扩展do explicitly allow type-punning with unions .其他不支持 GNU 扩展的编译器也可能支持 union 类型双关语，但它不是基础语言标准的一部分。