C 標准：結構和聯合說明符：“適當轉換”的確切定義是什么？

Question

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

6.7.2.1 結構和聯合說明符

17 在結構 object 中，非位域成員和位域所在的單元的地址按聲明順序遞增。 指向結構 object 的指針，經過適當轉換，指向其初始成員（或者如果該成員是位字段，則指向它所在的單元），反之亦然。 結構 object 中可能有未命名的填充，但不是在其開頭。

18 工會的規模足以容納其最大的成員。 任何時候最多可以將其中一個成員的值存儲在聯合 object 中。 一個指向聯合 object 的指針，經過適當轉換，指向它的每個成員（或者如果成員是位字段，則指向它所在的單元），反之亦然。

問題： suitably converted的確切定義是什么？

額外：如果沒有suitably converted的確切定義，那么 C 實現文件是否應記錄其理解？ 例如（C/C++ 預處理器域），Microsoft 將術語single item （C++，N4713）理解為single, permanently indivisible preprocessor token （這會導致從 gcc/clang/other 移植代碼時出現問題，這有不同的理解），但是，似乎他們沒有記錄他們對single item的理解。

Answer 1

在這種情況下，“適當的轉換”意味着轉換為適當的兼容類型。 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;
}

這里struct mystruct的第一個成員的類型double 。 因此，在這種情況下，“適當的轉換”意味着struct mystruct *可以通過顯式強制轉換轉換為double *並且它將指向a成員。

Answer 2

這不是一個具有特殊含義的術語。

您正在處理從類型 A 到類型 B 的轉換。類型 A 是指向結構的類型。 除了必須適合用作指向初始成員的指針外，未指定類型 B。 因此，它必須是一個指針（所以我們只處理兩種指針類型之間的轉換）並且它必須遵循嚴格的別名規則（目標類型可以是指向窄字符類型std::byte的指針，它的實際類型第一個成員，或表示兼容的類型，例如僅在符號上不同）。

導致合適指針的任何指針轉換都滿足“適當轉換”。

Answer 3

問題：適當轉換的確切定義是什么？

C 標准沒有給出“適當轉換”的任何“確切定義”。

我將其解釋為對“指向初始成員類型的指針”或“指向結構類型的指針”類型的任何轉換序列，以便轉換規范確保最終指針指向適當的地址。 （例如，沒有通過可能不正確的 alignment 的轉換。）

補充：如果沒有適當轉換的確切定義，那么C實現文件是否應該對其理解？

C 標准對 C 實施沒有任何要求，以記錄其對“適當轉換”的理解或解釋。

Answer 4

這不是一個正式的術語，但在字里行間我們可以看出它用於表示有效的指針轉換。 它需要由程序員通過強制轉換顯式執行。

在 C 中，幾乎任何 object 指針都可以轉換為另一個 object 指針轉換。 但是，如果您通過錯誤的類型取消引用這樣的指針，會發生什么情況卻完全不同。 大多數情況下，這是定義不明確的行為。

在這種情況下有效的指針轉換：

• 指向與第一個成員的類型兼容的類型的指針。 ^{1) 2) 3)}
• 一個空指針。 ^{1) 2)}
• 指向字符類型的指針。 ²⁾
• 指向另一種結構類型的指針，其中兩個結構都是union的一部分並共享兼容類型的公共初始成員。 ⁴⁾

可選地，上述任何一種情況下的指針都可以是類型限定的。 除非第一個成員是限定類型，在這種情況下，指針需要共享該類型的所有限定符。 ^{1) 3)}

¹⁾簡單賦值規則 6.5.16.1。
^2）關於指針轉換的規則（6.3.2.3）。
^3）兼容類型限定符的規則（6.7.3）。
^4）共同初始序列規則（6.5.2.3）。

常見的初始序列一是一個奇怪的規則，它顯然得到了較差的編譯器支持，但它符合“嚴格別名”。