在C语言中，能否将一个双精度浮点型结构体强制转换为一个双精度浮点型数组？

Question

这在C语言中是否合法？

struct Doubles
{
  double a,b,c;
};

void foo(struct Doubles* bar)
{
  double* baz = (double*)bar;
  baz[0]++;
  baz[1]++;
  baz[2]++;
}

我知道它在MSVC 2010上“可行”，但我不确定它是否合法，或者不同的布局是否会导致未定义行为。

- anjruu

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虽然它应该在大多数编译器上正常工作，但我想问你的问题是，它比使用 bar->a、bar->b 和 bar->c 更好吗？ - R Sahu

@RSahu 我希望能够在循环中迭代结构体的成员，因为我需要对每个成员执行相同的操作。我可以将操作封装在一个函数中，然后使用指向这三个成员的指针调用该函数（鉴于答案似乎是“不，这并不完全安全”，这可能是我要做的），但这样有点不太方便。 - anjruu

@anjruu 如果你想要迭代，请使用数组。 - this

@self 我正在使用一个现有的库。所涉及的结构体表示一个点，代码的原始作者选择将一个点表示为一个带有x、y和z位置成员的结构体。 - anjruu

@anjruu 除非你想要未定义的行为，否则你必须调用成员。 - this

Answer 1

这将导致未定义的行为。标准并没有完全规定结构体的布局，例如可能存在填充。

- David Heffernan

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我认为你解释得很好。 - haccks

也许需要补充一下，为了提高效率并轻松满足“兼容类型”和“联合”要求，在几乎所有实现中，每个成员后面只添加最少量的填充以满足对齐约束。因此，以两个 T 开头的结构体的初始部分在实践中与两个 T 的数组兼容。 - Deduplicator

@R.. 严格的别名规则适用于基本类型，这在两种情况下都是“double”。因此，不，别名不会使此代码成为未定义行为。 - cmaster - reinstate monica

@R.. cmaster我同意没有别名问题，但是R.所述的限制适用。我甚至不会允许baz+1，因为没有数组。 - this

@this：C标准明确规定，对于任何x，只要&x是有效的，&x+1都是有效的指针算术运算。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 2

编译器可以随意地对结构体进行填充/压缩，因此严格来说，您的代码并不是100％安全的。不过，在大多数实现中它能够正常工作。

- Carl Norum

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据我所知，struct 的内存布局是非常严格的，即保证使用请求的顺序。结构体内部的填充与数组中的填充相同。 - cmaster - reinstate monica

@cmaster 结构体中的填充和数组一样吗？真的吗？这在标准中有规定吗？ - David Heffernan

@cmaster 我们正在谈论标准而不是任何具体的实现。 - David Heffernan

@cmaster - 是的，字段必须按顺序排列（除其他限制外）。这与填充/打包有什么关系？ - Carl Norum

如果我知道值的对齐方式，并且了解值的顺序，我可以计算出每个结构成员的精确偏移量。是的，标准并不要求在结构和数组上下文中填充相同，但它甚至定义了_Alignof运算符，它产生类型的对齐方式。如果编译器在任何情况下使用比其更大的对齐方式，那将是非常奇怪的。这个技巧将在任何正常环境中起作用，即使没有标准的明确赞扬。 - cmaster - reinstate monica