使用union在C中实现类型双关

考虑以下代码：

union u{
    int i;
    long j[2];
};

int main(void){
    union u *u = malloc(sizeof *u);
    u->i = 10;
    printf("%li\n", u->j[0]);
}

我想用

6.5

解释代码的合法性：

对象的存储值只能由左值访问 具有以下类型之一的表达式：

-与对象的有效类型兼容的类型

[……]

-一个 包含上述类型之一的聚合或联合类型 在其成员中（递归地包括子集合的成员 或包含在一起），或

将此应用于上述示例，我们得到：

u->i=10

为

u->i

对象提供有效类型

int

左值

u

有一个

union

类型，其中包含

int

类型的成员

具有未指定值的对象

u->j[0]

可使用具有

int

类型成员的

union u

类型的左值

u

进行访问

应用报价

6.5

我们发现这里没有UB

---

问题：这样的推理正确吗？或者它包含一些错误？

是的，您的推理是正确的。这不是未定义的行为，而是根据C11第6.2.6.1/7节：

当值存储在联合类型的对象的成员中时 与之不对应的对象表示形式的字节数 成员，但与其他成员相对应，并采用未指定的值

第3.19.3节阐明了这意味着什么：

未指定的值：本国际标准未对其施加要求的相关类型的有效值 在任何情况下选择

附件J：可移植性问题提醒了这一点

J.1未指明的行为
1以下未指定：
-…
-将值存储在结构或内存中时填充字节的值 活接头（6.2.6.1）
-与并集对应的字节值 除最后存储到（6.2.6.1）中的成员以外的成员。
-…

J2中没有指定任何关于访问联合成员的内容，这与未定义的行为有关

尽管如此，正如第6.2.6.1/6节提醒的那样，可移植性问题可能非常严重：

结构或联合对象的值决不是陷阱 表示，即使结构或构件的值 联合对象可以是陷阱表示

---

陷阱表示法是“不需要表示对象类型值的对象表示法”（定义），理解为“获取陷阱表示法可能执行陷阱，但不需要执行陷阱”（脚注）。因此，访问非活动值可能会导致程序中断，但如果不是这样，那就是无法保证

无论使用何种别名规则，

long

与

int

的大小是否相同取决于实现，因此

u->j[0]

有访问未初始化字节的风险，从而遇到陷阱值。也就是说，字节具有未指定的值。它并没有说由这些字节表示的对象具有未指定的值。@stantario:不正确。字节可能不是陷阱，但它们形成的值可能是陷阱。在这种情况下，最合适的规则是C 2018 6.5.2.3 3，它说，对于成员访问（使用

或

->

），“值是命名成员的值…”正如脚注中告诉我们的，这意味着联合中的字节，如果成员不是最后存储的成员，则重新解释为新类型。据了解，这告诉我们，通过联合使用别名是由C标准定义的（受类型表示的具体实现细节的影响）。我没有关于委员会对此进行审议的信息。1999年标准关于访问成员具有相同的规范性文本，但没有脚注。2007年的草案有脚注。我可能猜，在这两者之间，有一个关于解释的问题，因此添加了脚注，它被认为只是一个澄清，不值得更改规范性文本。@exnihilo感谢您指出！在尼格特的中间，我被工会和指针的相同名字弄糊涂了：“我要编辑这个令人困惑的名字，让我也做了一次双关。”