Các ngữ nghĩa của các đối tượng chồng chéo trong C là gì?

Hãy xem xét các cấu trúc sau:

struct s {
  int a, b;
};

Thông thường ¹ , cấu trúc này sẽ có kích thước 8 và căn 4.

Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta tạo hai struct sđối tượng (chính xác hơn là chúng ta ghi vào lưu trữ được phân bổ hai đối tượng như vậy), với đối tượng thứ hai chồng lên đối tượng thứ nhất?

char *storage = malloc(3 * sizeof(struct s));
struct s *o1 = (struct s *)storage; // offset 0
struct s *o2 = (struct s *)(storage + alignof(struct s)); // offset 4

// now, o2 points half way into o1
*o1 = (struct s){1, 2};
*o2 = (struct s){3, 4};

printf("o2.a=%d\n", o2->a);
printf("o2.b=%d\n", o2->b);
printf("o1.a=%d\n", o1->a);
printf("o1.b=%d\n", o1->b);

Có bất cứ điều gì về chương trình này không xác định hành vi? Nếu vậy, nó trở nên không xác định ở đâu? Nếu không phải là UB, có đảm bảo luôn in như sau:

o2.a=3
o2.b=4
o1.a=1
o1.b=3

Cụ thể, tôi muốn biết những gì xảy ra với đối tượng được chỉ vào o1khi nào o2, nó chồng lên nó, được viết. Nó vẫn được phép truy cập vào phần không bị che khuất ( o1->a)? Là truy cập vào phần bị ghi đè o1->bđơn giản giống như truy cập o2->a?

Làm thế nào để loại hiệu quả áp dụng ở đây? Các quy tắc đủ rõ ràng khi bạn nói về các đối tượng và con trỏ không chồng lấp chỉ đến cùng một vị trí với cửa hàng cuối cùng, nhưng khi bạn bắt đầu nói về loại phần hiệu quả của các đối tượng hoặc các đối tượng chồng chéo thì nó không rõ ràng.

Sẽ có gì thay đổi nếu lần viết thứ hai thuộc loại khác? Nếu các thành viên đã nói intvà shorthơn hai ints?

Đây là một cú hích nếu bạn muốn chơi với nó ở đó.

¹ Câu trả lời này áp dụng cho các nền tảng không phải là trường hợp tương tự: ví dụ: một số có thể có kích thước 4 và căn chỉnh 2. Trên nền tảng có kích thước và căn chỉnh giống nhau, câu hỏi này sẽ không áp dụng vì các đối tượng chồng chéo, chồng chéo sẽ là không thể, nhưng tôi không chắc có nền tảng nào như vậy không.

Về cơ bản đây là tất cả các khu vực màu xám trong tiêu chuẩn; quy tắc răng cưa nghiêm ngặt chỉ định các trường hợp cơ bản và để người đọc (và nhà cung cấp trình biên dịch) điền vào các chi tiết.

Đã có những nỗ lực để viết một quy tắc tốt hơn nhưng cho đến nay họ vẫn chưa dẫn đến bất kỳ văn bản quy phạm nào và tôi không chắc tình trạng của điều này là gì đối với C2x.

Như đã đề cập trong câu trả lời của tôi cho câu hỏi trước đây của bạn, cách giải thích phổ biến nhất là p->qphương tiện (*p).qvà loại hiệu quả áp dụng cho tất cả *p, mặc dù sau đó chúng tôi tiếp tục áp dụng .q.

Theo cách giải thích này, printf("o1.a=%d\n", o1->a);sẽ gây ra hành vi không xác định vì loại vị trí hiệu quả*o1 là không s(vì một phần của nó đã bị ghi đè).

Lý do cho việc giải thích này có thể được nhìn thấy trong một chức năng như:

void f(s* s1, s* s2)
{
    s2->a = 5;
    s1->b = 6;
    printf("%d\n", s2->a);
}

Với cách giải thích này, dòng cuối cùng có thể được tối ưu hóa puts("5");, nhưng nếu không có nó, trình biên dịch sẽ phải xem xét rằng lệnh gọi hàm có thể đã bị f(o1, o2);và do đó mất tất cả các lợi ích được cung cấp theo quy tắc bí danh nghiêm ngặt.

Một đối số tương tự áp dụng cho hai loại cấu trúc không liên quan mà cả hai tình cờ có một intthành viên ở phần bù khác nhau.