c++ - 在 union 中使用字符数组

Question

我可以打印整数的地址和值，但不能打印 union 的字符。为什么会这样

#include <iostream>

using namespace std;

union Endian
{
    int i;
    char c[sizeof(int)];
    int j;
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    Endian e;
    e.i = 20;
    cout << &e.j;
    cout << &e.i;
    cout << &e.c[0]; //Why can't I print this address
    cout << e.c[1]; // Why can't I print this value

}

O/P:0x7fff5451ab68 0x7fff5451ab68

Answer 1

免责声明:OP 的标签非常含糊，所以这个答案使用代码作为引用框架，即 C++(使用 iostream，拉入 std 命名空间，cout)。

您正在使用 union以不适当的方式。但我们稍后再谈。

e.i = 20;

您的代码首先使用 union 作为 i ，一个整数。哪个没问题。但是你后来的做法真的不是什么好主意。首先你做了两件可以接受的事情:

cout << &e.j;
cout << &e.i;

你查询了两个int的地址s 在 union 中，这稍微好一点，因为它们都共享存储，因此第一个字节的地址是共享的。

cout << &e.c[0]; //Why can't I print this address
cout << e.c[1]; // Why can't I print this value

现在，这就是你越界的地方。您现在正在执行隐式指针算术并在索引到 char[] 方面取消引用。数组，即使您试图获取第一个元素的地址，也可能会评估一个元素，该元素不是 union 中的最后一个集合。所以，这是一个很大的禁忌。

此外，&e.c[0]基本上是char*它将被 cout“拦截”并被视为 C 风格的字符串。它不会把它当作一个简单的地址。

cout << e.c[1]; // Why can't I print this value

未定义的行为。 “可是，可是!” ，我能听到你们中的一些人说。是的，它是 C++ 中的 UB。在 C99 (6.5/7) 中有效，只需通过脚注和一些胶带即可。这是一个简单的问题，LightnessRacesInSpace 和 Mysticial 在这个答案和其他人的评论中已经解释过。

是的，您可以将您拥有的任何类型化变量转换为 char 数组，并出于您的任何目的使用它。但是通过 union 进行类型转换在 C++ 中是非法的，没有任何借口和借口。是的，它可能会起作用。是的，如果你不介意的话，你可以继续使用它。但是按照 C++ 标准，这显然是非法的。

除非该成员是您为其分配值的 union 的最后一个成员，否则您不得检索其值。就这么简单。

C++ 中的 union 有一个目的，如下所述。它们还可以具有成员函数和访问说明符。它们不能有虚函数或静态成员。它们也不能用作基类或从某些东西继承。它们不能用于类型双关。在 C++ 中这是非法的。

进一步阅读!

了解 union

union 是:

一种允许内存重用的方法。

就是这样。

union 不是:

一种在 union 元素之间进行牛仔类型转换的方法

一种欺骗严格别名的方法。

甚至 MSDN 也做对了:

A union is a user-defined data or class type that, at any given time, contains only one object from its list of members (although that object can be an array or a class type).

这是什么意思？这意味着您可以按照以下方式定义一些内容:

union stuff {

    int i;
    double d;
    float f;    

} m;

这个想法是他们都坐在内存中的同一个空间。 union 的存储是从给定实现中最大的数据类型推断出来的。平台在这里有很多自由。规范无法涵盖的自由。不是 C。不是 C++。

您绝不能以 int 的身份写信给 union 然后将其读作 float (或其他任何东西)作为某种奇怪的牛仔 reinterpret_cast 的一种方式。

std::cout的使用是为了示例目的和简单性。

这是非法的:

m.i = 5;
std::cout << m.f; // NO. NO. NO. Please, no.

这是合法的:

m.i = 5;
std::cout << m.i;

// Now I'm done with i, I have no intention of using it
// If I do, I'll make sure I properly set it.

m.f = 3.0f;
std::cout << m.f; // No "cowboy-interpreting", defined.

// I've got an idea, but I need it to be an int.

m.i = 3; // m.f and m.d are here-by invalidated.
int lol = 5;
m.i += lol;

请注意没有“交叉火力”。这是预期用途。在三个不同时间使用的三个变量的超薄内存存储，没有冲突。

误解是如何产生的？有一天，一些非常坏的人醒来，我敢打赌其中一个是 3D 程序员，并考虑过这样做:

// This is wrong on so many different levels.
union {

    float arr[4];
    struct {
        float x,y,z,w;
    };

};

毫无疑问，他有一个“高尚的想法”，以浮点数组和单独的 xyzw 成员的形式访问 4 元组。现在，您知道为什么在 union 方面这是错误的，但这里还有一个失败:

C++ 没有匿名结构 .它确实有匿名 union ，用于上述目的，使其更接近预期用途(删除 m.“前缀”)，因为您肯定可以看到这如何有益于 union 背后的一般思想。

不要这样做。请。