类型转换的未定义行为？

Question

举个例子：

typedef struct array_struct {
    unsigned char* pointer;
    size_t length;
} array;

typedef struct vector_struct {
    unsigned char* pointer;
    // Reserved is the amount of allocated memory not being used.
    // MemoryLength = length + reserved;
    size_t length, reserved;
} vector;


// Example Usage:
vector* vct = (vector*) calloc(sizeof(vector), 1);
vct->reserved = 0;
vct->length = 24;
vct->pointer = (unsigned char*) calloc(arr->length, 1);

array* arr = (array*) vct;
printf("%i", arr->length);
free(arr->pointer);
free(arr);

C 似乎按照它们在结构中定义的顺序为结构成员分配内存。这意味着如果您投射vector -> array，如果您对array 执行操作，您仍然会得到相同的结果，就像您对vector 执行操作一样，因为它们具有相同的成员和成员顺序。

只要你只从vector -> array 向下转换，就好像array 是vector 的泛型类型，你就不应该遇到任何问题。

尽管类型结构相似，但这是未定义的不良行为吗？

Answer 1

如果您允许类型别名（C 不允许，但大多数编译器允许，默认情况下或通过某些编译标志），这是明确定义的行为，如果您禁止这种类型别名（这通常称为“严格别名”，因为规则非常严格）。来自 C 标准的 N1570 草案：

6.5.2.3

6 一个特殊的保证是为了简化联合的使用：如果联合包含几个共享相同初始序列的结构（见下文），并且联合对象当前包含一个在这些结构中，允许检查其中任何一个的公共初始部分，只要可以看到联合类型的完整声明。 如果对应的成员对于一个或多个初始成员的序列具有兼容的类型（并且对于位域，具有相同的宽度），则两个结构共享一个共同的初始序列。

该部分是关于联合的，但为了使该行为在联合中合法，它限制了填充的可能性，因此要求两个结构共享一个公共布局和初始填充。所以我们已经为我们准备好了。

现在，对于严格的别名，标准说：

6.5

7 对象的存储值只能由具有以下类型之一的左值表达式访问：

• 与对象的有效类型兼容的类型
• [...]

“兼容类型”是：

6.2.7

1 如果类型相同，则两种类型具有兼容类型。

它继续解释更多，并列出了一些有更多“回旋余地”的案例，但没有一个适用于此。对你来说不幸的是，降压在这里停止。这是未定义的行为。

现在，您可以做的一件事是：

typedef struct array_struct {
    unsigned char* pointer;
    size_t length;
} array;

typedef struct vector_struct {
    array array;
    size_t reserved;
} vector;