c - 关于 C 中 union 的问题 - 存储为一种类型并读取为另一种类型 - 它是实现定义的吗？

Question

我从 K&R 读到关于 C 中的 union ，据我所知， union 中的单个变量可以包含多种类型中的任何一种，如果某些东西存储为一种类型并提取为另一种类型，则结果纯粹是实现定义的.

现在请检查这段代码:

#include<stdio.h>

int main(void)
{
  union a
  {
     int i;
     char ch[2];
  };

  union a u;
  u.ch[0] = 3;
  u.ch[1] = 2;

  printf("%d %d %d\n", u.ch[0], u.ch[1], u.i);

  return 0;
}

输出:

3 2 515

在这里，我在 u.ch 中赋值，但同时从 u.ch 和 u.i 中检索。它是实现定义的吗？还是我在做一些非常愚蠢的事情？

我知道这对其他大多数人来说可能看起来很新手，但我无法弄清楚该输出背后的原因。

谢谢。

Answer 1

这是未定义的行为。 u.i 和u.ch 位于相同的内存地址。因此，写入一个并从另一个读取的结果取决于编译器、平台、体系结构，有时甚至是编译器的优化级别。因此 u.i 的输出可能并不总是 515。

例子

例如，我的机器上的 gcc 会为 -O0 和 -O2 生成两个不同的答案。

1. 因为我的机器有 32 位小端架构，使用 -O0 我最终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。所以 union 的内存看起来像这样:{3, 2, garbage, garbage}

   因此我得到类似于 3 2 -1216937469 的输出。

2. 使用 -O2，我得到了 3 2 515 的输出，这使得 union 内存 {3, 2, 0, 0}。 gcc 使用实际值优化了对 printf 的调用，因此程序集输出看起来等效于:

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

   值 515 可以按照此问题的其他答案中的其他解释获得。从本质上讲，这意味着当 gcc 优化调用时，它选择了零作为未初始化 union 的随机值。

写给一个 union 成员并从另一个 union 成员那里读取通常没有多大意义，但有时it may be useful for programs compiled with strict aliasing .