不同类型和大小指针的联合

Question

typedef struct  {  char   ch;  int   num;  }  st_t;
typedef union   {  char *pch;  st_t *pst;  }  un_t;

st_t st;
st.ch = 's';

un_t un = { &st.ch };
*un.pch = 'u';

printf("%c\n", un.pst->ch);  // expect: print the letter 'u'

据我所知，结构的第一个成员的地址和结构本身的地址是相同的，所以un可以通过访问同时指向st和st.ch pst 和 pch。然而，C99 标准似乎从未明确表示过the sizes of different types of pointers are identical。然后，我担心的是代码是否会被破坏，例如违反严格的别名规则、未定义的行为等？

Answer 1

行：

un_t un = {&st.ch};
*un.pch = 'u';

将结构的成员 ch 的地址分配给联合的成员 pch，然后使用该指针将字符写入该地址。这是完全正确的。

以下行有问题：

printf("%c\n", un.pst->ch);

读取联合的成员，而不是最后存储的成员。
下面可能是一个trap¹表示²：

un.pst

---

¹（引自：ISO/IEC 9899:201x 6.2.6.1 General 5）
某些对象表示不需要表示对象类型的值。如果存储 对象的值具有这样的表示，并由左值表达式读取 没有字符类型，行为未定义。如果产生这样的表示 通过通过左值表达式修改对象的全部或任何部分的副作用 没有字符类型，行为未定义。 50) 这种表示称为 陷阱表示。

²（引自：ISO/IEC 9899:201x 6.5.2.3 结构和工会成员 3 脚注 95）
如果用于读取联合对象内容的成员与上次用于读取的成员不同 在对象中存储一个值，该值的对象表示的适当部分被重新解释 作为 6.2.6 中描述的新类型中的对象表示（有时称为“类型 双关语''）。这可能是一个陷阱表示。

Answer 2

虽然这样的结构并不严格符合指针大小的标准，但实际上最常见的实现（即 msvc、gcc/linux）确实对非函数指针使用相同的表示。

因此，在这些实现中，它应该可以按您的预期工作。

Answer 3

C 标准试图定义所有符合要求的实现所需的特性、特性和保证；它没有尽力描述 99% 的实现共有但不是必需的大部分有用的特性和特性。

在绝大多数实现中，所有数据指针都使用相同的表示，因此给定thingType *foo=xxx; void *vfoo = foo;，两者都是foo 和vfoo 将保持相同的位模式。在激进的日子之前 优化器，这样的实现将非常有用地允许任何类型的数据 要使用void** 访问的指针，因此可以编写如下函数：

int realloc_if_possible(void **p, int newsize)
{
  void *temp = realloc(*p, newsize);
  if (!temp) return -1;
  *p = temp;
  return 0;
}

但由于 C 标准不要求编译器在以下情况下识别别名 函数被传递给除 void* 以外的任何类型指针的地址， 许多现代编译器不再支持这样的结构，除非所有的都是基于类型的 别名优化被禁用。