无法理解这个 union

Question

我在 ideone.com 上试过这段代码，它符合要求，但我无法解释发生了什么，任何帮助都会很棒:)

代码如下:

#include <stdio.h>


typedef union {
    unsigned char*       g_pointer;
    struct {
        unsigned short         local_addr;
        unsigned char           globle_page;
        } g_l;
    } Gld_WordType;


int main()
{
    int Idx;
    Gld_WordType test;
    test.g_l.globle_page = 0x13;
    test.g_l.local_addr  = 0xfff0;  

    printf("g_pointer: %x\n
            local_addr: %x\n
            globle_page: %x\n",
            test.g_pointer,
            test.g_l.local_addr,
            test.g_l.globle_page);

    test.g_pointer++;     

    printf("g_pointer: %x\n
            local_addr: %x\n
            globle_page: %x\n",
            test.g_pointer,
            test.g_l.local_addr,
            test.g_l.globle_page);

  return 0;
}

结果是:

g_pointer: 13fff0
local_addr: fff0
globle_page: 13
g_pointer: 13fff1
local_addr: fff1
globle_page: 13

如果我简单地调换 local_addr 和 globle_page 的顺序，结果就会不同:

typedef union {
    unsigned char*       g_pointer;
    struct {
        unsigned char          globle_page; // Changed order here.
        unsigned short         local_addr; // And here
        } g_l;
} Gld_WordType;

这次的结果是:

g_pointer: fff00013
local_addr: fff0
globle_page: 13
g_pointer: fff00014
local_addr: fff0
globle_page: 14

OK，我对这个问题的理解就到此为止，如有错误，请指出。

1、第一个例子中的union是这样组成的(globle_page前面的local_addr)

############  #############
#          #  #           #
# g_pointer#  # local_addr#
#          #  # MSB or LSB#
############  #############
              #############
              #           #
              # local_addr#
              # MSB or LSB#
              #############
              ##############
              #            #
              # globle_page#
              #            #
              ##############

如果 globle_page 定义在 local_addr 之前，布局是这样的:

############  ##############
#          #  #            #
# g_pointer#  # globle_page#
#          #  #            #
############  ##############
              ##############
              #            #
              # local_addr #
              # MSB or LSB #
              ##############
              ##############
              #            #
              # local_addr #
              # MSB or LSB #
              ##############

所以在情况 1 中(local_addr 定义在 globle_page 之前)，如果 g_pointer 的值发生变化，local_addr的 MSB 或 LSB 也会改变，但为什么它实际上加了一个？因为我知道我的平台是Big-Endian byte order，所以local_addr的MSB应该改了，为什么LSB改了？

情况2(globle_page定义在local_addr之前)，我可以解释为g_pointer的值加一，对应的地址`globle_page' 也添加了一个，但是由于情况 1，我不太确定这一点。

谁能告诉我这里发生的事情的确切答案？如果我没有正确描述问题，请原谅我糟糕的英语。

顺便说一句，我使用的平台没有字节对齐问题。所以 sturct 是一个字节一个字节的布局。

最好的问候，盛运

Answer 1

could anyone tell me the exact answer of what is happening here?

首先要知道的也是最重要的事情是结果是未定义的行为。您可能会看到不同编译器的不同结果——甚至使用不同选项的相同编译器。最常见的替代行为是，当您修改一个字段时，其他字段要等到将来某个时间才会更改。我在表格的过去写了一些测试代码

// assign to the first field
// print the second field
// print the second field

并且第一个打印显示第二个字段的前值，第二个打印显示第二个字段的更新值。

在您真正了解您在处理别名和未定义行为方面所做的事情之前，您应该永远以这种方式使用union .

接下来要知道的是指针很少有 1 个字节长。在大多数现代机器上，它们往往是 4 或 8 个字节。

关于数据布局，接下来要了解的是有时 structs 会被填充。对于结构

struct {
    char a;
    short b;
};

我认为布局很可能是

<one byte of a>  <unused byte>  <two bytes of b>

作为

<one byte of a>  <two bytes of b>

我不会惊讶地看到

<one byte of a>  <3 unused bytes>  <two bytes of b>

事实上，根据您的经验结果，我希望您有 4 字节的指针，而这最后一种可能性是 struct 的实际布局方式。

您可以使用 sizeof 和 offsetof 函数来准确确定事物。 sizeof 会告诉您每种类型有多少字节长，offsetof 会让您准确确定结构或 union 中每个字段的开始位置。

另一点需要注意的是，指针并不总是像整数一样布局。此问题取决于您运行的计算机体系结构。不过，我认为所有“常见”的行为都符合您的预期。