C 标准：结构和联合说明符：“适当转换”的确切定义是什么？

Question

N2479 C17..C2x 工作草案 — 2020 年 2 月 5 日 ISO/IEC 9899:202x (E)（已添加重点）：

6.7.2.1 结构和联合说明符

17 在结构 object 中，非位域成员和位域所在的单元的地址按声明顺序递增。 指向结构 object 的指针，经过适当转换，指向其初始成员（或者如果该成员是位字段，则指向它所在的单元），反之亦然。 结构 object 中可能有未命名的填充，但不是在其开头。

18 工会的规模足以容纳其最大的成员。 任何时候最多可以将其中一个成员的值存储在联合 object 中。 一个指向联合 object 的指针，经过适当转换，指向它的每个成员（或者如果成员是位字段，则指向它所在的单元），反之亦然。

问题： suitably converted的确切定义是什么？

额外：如果没有suitably converted的确切定义，那么 C 实现文件是否应记录其理解？ 例如（C/C++ 预处理器域），Microsoft 将术语single item （C++，N4713）理解为single, permanently indivisible preprocessor token （这会导致从 gcc/clang/other 移植代码时出现问题，这有不同的理解），但是，似乎他们没有记录他们对single item的理解。

Answer 1

在这种情况下，“适当的转换”意味着转换为适当的兼容类型。 例如：

#include <stdio.h>

struct mystruct {
    double a;
    int b;
};

int main()
{
    struct mystruct s = { 2.5, 4 };
    double *d = (double *)&s;
    printf("%f\n", *d);   // prints 2.500000
    return 0;
}

这里struct mystruct的第一个成员的类型double 。 因此，在这种情况下，“适当的转换”意味着struct mystruct *可以通过显式强制转换转换为double *并且它将指向a成员。

Answer 2

这不是一个具有特殊含义的术语。

您正在处理从类型 A 到类型 B 的转换。类型 A 是指向结构的类型。 除了必须适合用作指向初始成员的指针外，未指定类型 B。 因此，它必须是一个指针（所以我们只处理两种指针类型之间的转换）并且它必须遵循严格的别名规则（目标类型可以是指向窄字符类型std::byte的指针，它的实际类型第一个成员，或表示兼容的类型，例如仅在符号上不同）。

导致合适指针的任何指针转换都满足“适当转换”。

Answer 3

问题：适当转换的确切定义是什么？

C 标准没有给出“适当转换”的任何“确切定义”。

我将其解释为对“指向初始成员类型的指针”或“指向结构类型的指针”类型的任何转换序列，以便转换规范确保最终指针指向适当的地址。 （例如，没有通过可能不正确的 alignment 的转换。）

补充：如果没有适当转换的确切定义，那么C实现文件是否应该对其理解？

C 标准对 C 实施没有任何要求，以记录其对“适当转换”的理解或解释。

Answer 4

这不是一个正式的术语，但在字里行间我们可以看出它用于表示有效的指针转换。 它需要由程序员通过强制转换显式执行。

在 C 中，几乎任何 object 指针都可以转换为另一个 object 指针转换。 但是，如果您通过错误的类型取消引用这样的指针，会发生什么情况却完全不同。 大多数情况下，这是定义不明确的行为。

在这种情况下有效的指针转换：

• 指向与第一个成员的类型兼容的类型的指针。 ^{1) 2) 3)}
• 一个空指针。 ^{1) 2)}
• 指向字符类型的指针。 ²⁾
• 指向另一种结构类型的指针，其中两个结构都是union的一部分并共享兼容类型的公共初始成员。 ⁴⁾

可选地，上述任何一种情况下的指针都可以是类型限定的。 除非第一个成员是限定类型，在这种情况下，指针需要共享该类型的所有限定符。 ^{1) 3)}

¹⁾简单赋值规则 6.5.16.1。
^2）关于指针转换的规则（6.3.2.3）。
^3）兼容类型限定符的规则（6.7.3）。
^4）共同初始序列规则（6.5.2.3）。

常见的初始序列一是一个奇怪的规则，它显然得到了较差的编译器支持，但它符合“严格别名”。