一个联合体本身是否是标准布局类型？

Question

如果我有一个像这样的标准布局类型：

struct sl_t
{
  int a;
};

还有这样一个联合体：

union un_t
{
  int b;
  double q;
};

我能否将联合体作为结构类型进行转换和使用？也就是说，我能否假设联合体本身是一个标准布局类型，并且数据在内存的开头对齐？

un_t obj;
sl_t * s = reinterpret_cast<sl_t*>(&obj);
s->a = 15;
assert( obj.b == 15 );

我必须使用联合体中变量的地址 &obj.b 吗？

请注意，如果我将结构体存储在联合体内部，根据C++11标准的9.5-1规定，我可以访问sl_t::a和un_t::b。

- edA-qa mort-ora-y

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但是... &obj.b 不是更短更安全吗？我很好奇你的动机。 - Dietrich Epp

我实际上仍然需要在它周围使用reinterpret_cast。我主要是出于好奇，但我确实有一个情况，可以方便地依赖它。 - edA-qa mort-ora-y

Answer 1

似乎你的问题是对齐，看看 pragma pack 。结构体/联合名称只是引用分配的内存块，如果通过添加更多成员将 st_t.a 置于结构体中，则您的强制转换将失败，但如果它仍然是第一个成员，则会起作用，因为联合体的所有成员指向与联合本身相同的地址。

请参见C++标准的9.2.17-21节： “使用reinterpret_cast合理转换的指向标准布局struct对象的指针指向其初始成员（或者如果该成员是位域，则指向其中所在的单位），反之亦然。”

另请参见 9.5 节 Union: “1. 在联合中，最多只能同时激活一个非静态数据成员，也就是说，在联合中最多只能存储一个非静态数据成员的值。[注：为了简化使用联合而做出一个特殊保证：如果一个标准布局联合包含几个共享通用初始序列(9.2)的标准布局struct，并且如果这种标准布局联合类型的对象包含一个标准布局struct，则允许检查任何标准布局struct成员的公共初始序列；参见9.2。—结束说明]联合体的大小足以容纳其非静态数据成员中的最大值。每个非静态数据成员都被分配，好像它是一个struct的唯一成员。”

- slashmais

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我对不使用任何编译器扩展的情况下，是否有效感兴趣。 - edA-qa mort-ora-y

@edA-qa mort-ora-y：我扩展了我的回答，是的，它是有效的，但仅限于我所解释的情况。 - slashmais

你的第二条评论，标准确实保证联合成员的地址与本身的地址相同吗？这是我没有找到的，但是如果是这样的话，那我的转换就是有效的。当然，如果 st_t.a 不再是第一个成员，那它也不会起作用。 - edA-qa mort-ora-y

你必须分配 sizeof(union) 的大小，尽管联合体的大小等于其最大成员的大小，但我仍然找不到任何参考资料表明其他成员共享一个地址。请注意，实际上（所有已知的编译器）都是像你所说的那样。 - edA-qa mort-ora-y

我也读了那些位，我在我的问题中提到了9.5-1。每个成员在内部都是标准布局，但这仍然不意味着联合的地址等于其成员的地址。也就是说，如果其成员都是标准布局，那么联合本身是否是标准布局类？ - edA-qa mort-ora-y

好的，我会假设9.5与9-8结合起来确实表达了我的意思。第8条款似乎表明包含标准布局类的联合体是一个标准布局联合体。对我来说已经足够了。 - edA-qa mort-ora-y