Как работает union в С++

@maxika · Регистрация: 15.11.2015

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Здравствуйте, подскажите пожалуйста.
Как работает union в С++
Везде написано, что элементы union, занимают одну область памяти.
Область памяти размером по наибольшему элементу.

C++
1
2
3
4
5
union Foo
{
   int a;
   char b;
};

Если я присвою int какое либо значение.
И присвою значение для char.
И учитывая, что они занимают одну область памяти.
Значит char должна затереть часть битов int.
И int перестанет иметь прежнее значение.

@TheCalligrapher · 01.11.2024, 22:15

Сообщение от Curry

Использовать для реинтерпретации memcpy, да даже и приведение типа указателей к другому типу, ничем не менее безопасно чем union-ы. .

Вы о чем вообще?

При чем здесь "безопасно", если в С++ union НЕ может быть использован для реинтерпретации памяти? Такой функциональности у union нет в принципе и никогда не было.

К чему вы привели здесь "приведение типа указателей"? "Приведение типа указателей" НЕ может быть использовано для реинтерпретации памяти вообще нигде - ни в С, ни в С++ (кроме исключения, сделанного для char).

Нет такой функциональности в С++. В С++ для реинтерпретации памяти есть только std::memcpy, std::bit_cast и приведение к char *.

Сообщение от Curry

А memcpy ещё и затратно по времени и памяти.

Феерия крепчает прямо на глазах... Это с чего бы это вдруг? Наоборот: memcpy - стандартная, функция, то есть самый оптимальный вариант и по времени, и по памяти.

Сообщение от Curry

Пример где, как раз, начальные последовательности разные.

И это не MS такие неправильные, применение union широко распространено когда мы только в динамике узнаём тип данных.

О чем речь вообще? Покажите мне пальцем, где вы по этой ссылке увидели доступ к неактивному члену union или даже какой-то намек на него?

@ablex · 01.11.2024, 22:20

Сообщение от Curry

А memcpy ещё и затратно по времени и памяти.

Не-а.
memcpy - это интринсик. И для статических размеров он выраждается в обычный доступ, только оптимизации алиасинга предупреждены.

Сообщение от Curry

Пример где, как раз, начальные последовательности разные.
И это не MS такие неправильные, применение union широко распространено когда мы только в динамике узнаём тип данных.

Это Сишные структуры. Win API оно ж на Си, никакого алиасинга на стороне библиотеки, которая поставляет этот заголовок, естественно не будет. Библиотека на Си.
А в начале темы было сказано, что на Си так можно делать.

Сообщение от Curry

Но альтернативы - reinterpret_cast, сырые указатели, ни чем не лучше.

В современном Си++ есть bit_cast и он лучше.

А reinterpret_cast - для type punning - это никакая не альтернатива, а точно такой же некорректный код.

Читайте уже ссылку выше, хватить поддерживать безграмотность!

Алексей1153 · 02.11.2024, 06:55

Verevkin, можно верить, а можно не верить в UB. Но в стандарте про это написано, а разработчики компиляторов (лично слышал от одного из них) прямо говорят - оно существует

Выражается это так: сегодня твоя программа работает вроде правильно и кормит тебя. А завтра чуть поменяешь настройки компилятора или обновишь версию/стандарт. Пересобирёшь программу, и там всё станет работать чуточку иначе. Непредсказуемо.

Сообщение от Curry

А memcpy ещё и затратно по времени и памяти.

нет, не затратно. Внутри (даже без оптимизации) компилятор не будет вызывать функцию, он сделает прямо вот так: A a=*((A*)&b);, только при этом не будет UB (если, конечно, это POD типы). А человеку так нельзя

Алексей1153 · 02.11.2024, 07:20

с оптимизацией -O0

https://godbolt.org/z/jd5a69694

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <type_traits>
 
struct A
{
    unsigned long int i{};
};
 
struct B
{
    double d{11.22};
};
 
int main()
{
    A a;
    B b;
    
    //так делать нельзя!
    a=*((A*)&b);
    std::cout<<a.i<<'\n';
 
    //а так можно
    static_assert(sizeof a == sizeof b);
    static_assert(std::is_trivially_copyable_v<A>);
    static_assert(std::is_trivially_copyable_v<B>);
    static_assert(std::is_standard_layout_v<A>);
    static_assert(std::is_standard_layout_v<B>);
    std::memcpy(&a, &b, sizeof a);
    std::cout<<a.i<<'\n';
}

@KSergey9 · 02.11.2024, 10:24

Сообщение от Verevkin

то я ума не разложу, зачем так сделано? Чтобы было неудобно? Получается, что поля каким-то волшебным образом имеют разное время жизни, которое заранее неизвестно. Зачем?

Чтобы оптимизатор творил всякую дичь.

Фантазийный пример (я не знаю как тут будет на самом деле в данном случае, но почему бы оптимизатору не поступить именно так?)

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
union myunion
{
   int a;
   char b;  
};
 
 
int main()
{
    myunion unn;
    unn.a = 6;
    unn.b = 'Z';
    
    //выше мы полю unn.b присвоили константу и далее это поле не используем -
    //тогда ничего не мешает компилятору тут просто вызвать метод с константным параметром 'Z',
    //а в поле unn.b вообще ничего не записывать выше, зачем? всё равно оно ниже не используется
    cout<< "unn.b =  " << unn.b;
 
    //последний раз присваивали значение полю unn.b, а обращаемся к unn.a, что есть UB
    //сильно умный оптимизатор тут вообще может вставить вызов метода с любым случайным константным значением,
    //это ж всё равно UB, можно выводить что хочешь;
    //можно даже в unn.a выше не присваивать 6, т.к. ниже оно не используется
    cout<< "unn.a  =  " << unn.a;
}

Такая вот нынче дикая логика у оптимизаторов...

Причем наверняка можно придумать такую архитектуру (а может таковая даже есть?), где и без оптимизатора вот это вот "наложение байтов в памяти для union", как это было придумано в Си и как это фактически реализовывают в С++ компиляторах на x86 сейчас, фактически будет просто невозможным.
Но у меня не хватает фантазии такое придумать.

PS
Ну вот так мир устроен... какой-то особой глубокой логики в этом нет кроме желания бешенной универсальности от языка не зависимо от платформы. Остаётся лишь принять по стандартной схеме:
1. Отрицание · 2. Злость · 3. Торг · 4. Депрессия · 5. Принятие.

@Наталья8 · 02.11.2024, 12:00

Интересная тема....
А реальная польза?
Примерчик бы кто привёл...

@sporta1982 · 02.11.2024, 12:04

Не по теме:

https://habr.com/ru/articles/740056/

Тема неопределённого поведения — большая. Людей, которые очень хорошо понимают все связанные с ним аспекты — в мире достаточно немного. Примеров, как оно может проявляться и использоваться компилятором — десятки.

@Наталья8 · 02.11.2024, 12:16

Всё говорит о том, что бы с union не связываться?
https://ru.stack....flow.com/q... 0%B5-union

@Curry · 02.11.2024, 12:23

Сообщение от TheCalligrapher

в С++ union НЕ может быть использован для реинтерпретации памяти

На практике он широко для этого используется. Я не буду для доказательства собирать 100500 ссылок на опубликованные коды.

Приведу решённую мной реальную задачу.

Во входном потоке поступают данные в виде разных struct следующих одна за другой. На самом деле существует дополнительная информация для определения границ и типов структур, но для меня она потеряна. Однако имеется возможность угадывать тип структуры по содержимому.
Я сочинил "не могущий быть использованным" юнит

C++
1
2
3
4
5
union SlidingWindow{
   struct1 s1;
   struct2 s2;
   unsigned char bytes[1];
};

Скольжу им вдоль данных и определяю где какая структура, затем извлекаю нужные данные из юниона. Это работает.
А теперь объясните почему я должен реализацию переделать на безюнионную, использовать bit_cast или чтото ещё?
Чем это плохо по сравнению с [указать другой вариант]?
Никакого UB у меня там нет.

Сообщение от TheCalligrapher

memcpy - стандартная, функция, то есть самый оптимальный вариант и по времени, и по памяти.

В варианте с union не нужно создавать ещё одну переменную и данные туда копировать, можно данные использовать по месту, сразу в юнионе.

Сообщение от TheCalligrapher

Покажите мне пальцем, где вы по этой ссылке увидели доступ к неактивному члену union

Я не про "неактивный член", а про ваше высказывание

Сообщение от TheCalligrapher

Исключение в С++ сделано только для членов union, которые являются структурами с одинаковыми начальными последовательностями объявлений членов.

А насчёт активного члена, то, если компилятор этот "активный член" не контролирует, то нечего про него и говорить.
Есть языки в которых тип может иметь разное содержимое, и какое оно контролируется в компайл и ран-таймах, но там в типе хранится ещё и код варианта, в С++, насколько я в курсе, такие типы пока не завезли, да и неудобны они для реинтерпретации. Но там то можно было бы говорить про "активный член" хотя используют другие термины. А в С++ "активный член" можно обсуждать только как рекомендацию в разработке, не обязательную, кто бы что не говорил.

Сообщение от Алексей1153

Выражается это так: сегодня твоя программа работает вроде правильно и кормит тебя. А завтра чуть поменяешь настройки компилятора или обновишь версию/стандарт. Пересобирёшь программу, и там всё станет работать чуточку иначе. Непредсказуемо.

Может быть не нужно обобщать на все случаи использования union?

Сообщение от Алексей1153

с оптимизацией -O0

Вот они лишние 2 машинные команды и лишняя переменная. А в случае union можем работать с данными прямо в union.

@KSergey9 · 02.11.2024, 12:25

Сообщение от Наталья8

что бы с union не связываться?

Зависит от целей.
Для "реинтерпретации памяти" - в С++ нелья, ибо UB. В Си можно.
Для задач экономии памяти, когда разработчик очень внимательно следит за руками и очень в этих руках уверен - сколько угодно.

@Наталья8 · 02.11.2024, 12:26

Тоже пишут что то похожее. (Покорректнее правда.)
А как если у меня на компиляторе и си и с++ включено.?..

@KSergey9 · 02.11.2024, 12:30

Сообщение от Наталья8

если у меня на компиляторе и си и с++ включено.?

Чего? можно расшифровать?

@Наталья8 · 02.11.2024, 12:32

Я пишу на смеси си и си++.
Принимает и то и другое.
Где то в настройках наверное можно переключиться на чистое си.
Я пишу вот так...
msvc2015
Понял - UB.. Ну и ладушки...
(Не пользовал я union ни разу...)

@KSergey9 · 02.11.2024, 12:41

Сообщение от Наталья8

Я пишу на смеси си и си++.
Принимает и то и другое.

То, что компилируется компилятором C++ - это по правилам С++
То, что компилируется компилятором Си - работает по правилам Си.

Вы разные части программы реально компилируете компиляторами с разными настройками? чета я сомневаюсь.
Наверняка же всё С++ компилятором комплируете и не заморачиваетесь.

А то, что сама параграмма при этом не выходит за рамки синтаксиса Си - так это не важно абсолютно.

@Наталья8 · 02.11.2024, 12:49

Как можно писать на Си в Visual Studio 2015?
Есть такое...

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от KSergey9

Наверняка же всё С++ компилятором комплируете

Ну да...
printf() - это си.
std printf() - это плюсы.
Очень просто.
И так всё до кучи...

Алексей1153 · 02.11.2024, 13:21

Сообщение от Curry

Скольжу им вдоль данных и определяю где какая структура

это нарушение strict aliasing
Точно так же можно скользить указателем const char*, а вот его уже можно кастить к другому указателю, который можно разыменовать (если в указуемом месте достаточно памяти для размещения целевого типа).
После этого данные копируются std::memcpy

Сообщение от Curry

Может быть не нужно обобщать на все случаи использования union?

так я только про реинтерпретацию, а не про все случаи

Сообщение от Curry

Вот они лишние 2 машинные команды и лишняя переменная

не очень понял данный комментарий.
Видно, что как раз при "запрещённом" действии три ассемблерные инструкции, а для std::memcpy - две.
Но по содержимому видно, что делается то же самое, только в первом случае компилятор сначала в rax засунул адрес

Опять же, тут отключена оптимизация, поэтому, что будет в реальности - нужно смотреть с оптимизацией. В данном же случае я просто показал, что нет вызова функции даже без оптимизации, это обеспечивается стандартом

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от KSergey9

разные части программы реально компилируете компиляторами с разными настройками? чета я сомневаюсь.

в студии по умолчанию так и настроено - ЕТ *.c отдаются компилятору C , а *.cpp - компилятору C++

@Curry · 02.11.2024, 14:48

Сообщение от Алексей1153

это нарушение strict aliasing

К чему плохому описанный мной способ приведёт? К нарушению защиты памяти? К извлечению неверных данных?
Нет, не приводит.

Сообщение от Алексей1153

Точно так же можно скользить указателем const char*, а вот его уже можно кастить к другому указателю

И чем это лучше? Только кода больше.

Сообщение от Алексей1153

не очень понял данный комментарий.

Я сравниваю memcpy не с операцией присваивания, а с использованием данных прямо в union, они там уже есть, в члене юниона нужного типа. Кому хочется, может теперь считать его активным. В этом случае вообще нет копирования.

Алексей1153 · 02.11.2024, 15:04

Сообщение от Curry

К чему плохому описанный мной способ приведёт

это приведёт к наличию UB в программе. Если не страшно - на здоровье

Но это действительно на свой страх и риск.

Сообщение от Curry

И чем это лучше

это лучше тем, что UB отсутствует

@Curry · 02.11.2024, 15:50

Сообщение от Алексей1153

это приведёт к наличию UB в программе.

С чего бы?

@TheCalligrapher · 02.11.2024, 18:58

Сообщение от Curry

На практике он широко для этого используется. Я не буду для доказательства собирать 100500 ссылок на опубликованные коды.

Нет, конечно. Никогда и нигде это не используется. Я бы мог вам долго рассказывать про "100500 уличных овнокодеров", которые по причине некомпетентности могу лабать подобный трэшак, но на само деле это не нужно.

Тут все намного проще: как только в коде появляется такое использование union, этот код уже автоматически не является С++. Это может быть "Вася++ 2.0", это "мегаязык коляна из третьего подъезда" и т.п. замечательные эзотерические языки программирования. Но это не С++.

А здесь - форум по С++.

Сообщение от Curry

Приведу решённую мной реальную задачу.

Во входном потоке поступают данные в виде разных struct следующих одна за другой. На самом деле существует дополнительная информация для определения границ и типов структур, но для меня она потеряна. Однако имеется возможность угадывать тип структуры по содержимому.
Я сочинил "не могущий быть использованным" юнит

C++
1
2
3
4
5
union SlidingWindow{
   struct1 s1;
   struct2 s2;
   unsigned char bytes[1];
};

Скольжу им вдоль данных и определяю где какая структура, затем извлекаю нужные данные из юниона. Это работает.
А теперь объясните почему я должен реализацию переделать на безюнионную, использовать bit_cast или чтото ещё?
Чем это плохо по сравнению с [указать другой вариант]?
Никакого UB у меня там нет.

Вы снова, как в случае с ссылкой на сайт MS, стыдливо не привели собственно кода, который работатет c union, а ограничились "словесным описанием". То есть опять совершенно непонятно, о чем вы ведете речь.

Однако что мой дар предвидения мне подсказывает по этому словесному описанию, что вы действительно там "наовнокодили".

Сообщение от Curry

Никакого UB у меня там нет.

Вот именно такие заявления свидетельствуют о полной некомпетентности говорящего. О каком "никакого UB у меня там нет", если спецификация языка говорит, что есть? Смех, да и только...

Сообщение от Curry

В варианте с union не нужно создавать ещё одну переменную и данные туда копировать, можно данные использовать по месту, сразу в юнионе.

Вот именно для таких ситуаций в членах union делается общая начальная подпоследовательность, которую можно инспектировать для определения фактического состояния (т.е. активного члена) union. Имено для этого она упоминается в спецификации языка. То есть вашу функциональность не обязательно было "овнокодить". Ее можно было сделать правильно.

С, этого, кстати, и начинается банальная компетентность в программирования: со знания того, что как то же самое можно сделать без "овнокодинга".

Сообщение от Curry

Я не про "неактивный член", а про ваше высказывание

Сообщение от TheCalligrapher

Исключение в С++ сделано только для членов union, которые являются структурами с одинаковыми начальными последовательностями объявлений членов. Вот эти общие начальные последовательности можно просматривать, игнорируя соображения текущего активного члена.

Опять не пойму: вы о чем вообще??? Все мои высказывания до сих пор были посвящены теме активного/неактивного члена union. Это высказывание тоже (я специально процитировал его полнее и выделил жирненьким) - именно об этом. Вся тема этому посвящена.

Сообщение от Curry

А насчёт активного члена, то, если компилятор этот "активный член" не контролирует, то нечего про него и говорить...

Вам нужно начать изучать основы языка, чтобы вот такого ^^^ в голове не было. Пока что ни о каком программировании на С или С++ с вашей стороны речи идти не может ни в какой форме. Пока не возникло в голове понимания того, что такое UB, все будет вот так вот плохенько...

---

Также в #41 я задал вопрос по поводу вашего:

Сообщение от Curry

Пример где, как раз, начальные последовательности разные.

И это не MS такие неправильные, применение union широко распространено когда мы только в динамике узнаём тип данных.

Повторяю вопрос:

О каком "MS неправильные" вы ведет речь? Где вы увидели связь вашей ссылки с темой? Что мы должны были увидеть там? Это не риторический вопрос, я хочу видеть подробный ответ.

В сообщении #49 вы снова вывалили сюда пример уже некоего своего union, объявление которого само по себе совершенно ни о чем не говорит, и снова не видно никакого объяснения. Опять непонятно, что вы этим хотели сказать. Что это было???

Вы флудлите форум тоннами какого-то левого текста и ссылками, которые не имеет никакого отношения к теме. Каждый такой флуд вам придется подробно объяснять. Начнем с ссылки на сайт MS. Итак?

(И еще раз: если мой вопрос явно не помечен как риторический, ответ обязателен. Игнорировать заданные мнюю вопросы здесь не принято.)

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Нейросеть на алгоритме "эстафета хвоста" как перспектива. Hrethgir 06.05.2026 На десерт, когда запущу сервер. Статья тут https:/ / habr. com/ ru/ articles/ 1030914/ . Автор я сам, нейросеть только помогает в вопросах которые мне не известны - не знаю людей которые знали-бы. . .	Асинхронный приём данных из COM-порта Argus19 01.05.2026 Асинхронный приём данных из COM-порта Купил на aliexpress термопринтер QR701. Он оказался странным. Поключил к Arduino Nano. Был очень удивлён. Наотрез отказывается печатать русские буквы. Чтобы. . .	попытка написать игровой сервер на C++ pyirrlicht 29.04.2026 попытка написать игровой сервер на плюсах с открытым бесконечным миром. возможно получится прикрутить интерпретатор питон для кастомизации игровой логики. что есть на текущий момент:. . .	Контроль уникальности выбранного документа-основания при изменении реквизита Maks 28.04.2026 Алгоритм из решения ниже разработан на примере нетипового документа "ЗаявкаНаРемонтСпецтехники", разработанного в КА2. Задача: уведомлять пользователя, если указанная заявка (документ-основание). . .
Благородство как наказание Maks 24.04.2026 У хорошего человека отношения с женщинами всегда складываются трудно. А я человек хороший. Заявляю без тени смущения, потому что гордиться тут нечем. От хорошего человека ждут соответствующего. . .	Валидация и контроль данных табличной части документа перед записью Maks 22.04.2026 Алгоритм из решения ниже реализован на примере нетипового документа, разработанного в КА2. Задача: контроль и валидация данных табличной части документа перед записью с учетом регламента компании. . .	Отчёт о затраченных материалах за определенный период с макетом печатной формы Maks 21.04.2026 Отчёт из решения ниже размещён в конфигурации КА2. Задача: разработка отчёта по затраченным материалам за определённый период, с возможностью вывода печатной формы отчёта с шапкой и подвалом. В. . .	Отчёт о спецтехнике находящейся в ремонте Maks 20.04.2026 Отчёт из решения ниже размещен в конфигурации КА2. Задача: отобразить спецтехнику, которая на данный момент находится в ремонте. Есть нетиповой документ "Заявка на ремонт спецтехники" который. . .

@Наталья8 Заблокирован
	02.11.2024, 12:00
	Интересная тема.... А реальная польза? Примерчик бы кто привёл... 0

@sporta1982 213 / 59 / 7 Регистрация: 05.10.2023 Сообщений: 514
	02.11.2024, 12:04
	Не по теме: https://habr.com/ru/articles/740056/ Тема неопределённого поведения — большая. Людей, которые очень хорошо понимают все связанные с ним аспекты — в мире достаточно немного. Примеров, как оно может проявляться и использоваться компилятором — десятки. 0

@Наталья8 Заблокирован
	02.11.2024, 12:16
	Всё говорит о том, что бы с union не связываться? https://ru.stack....flow.com/q... 0%B5-union 0

@Наталья8 Заблокирован
	02.11.2024, 12:26
	Тоже пишут что то похожее. (Покорректнее правда.) А как если у меня на компиляторе и си и с++ включено.?.. 0

@Наталья8 Заблокирован
	02.11.2024, 12:32
	Я пишу на смеси си и си++. Принимает и то и другое. Где то в настройках наверное можно переключиться на чистое си. Я пишу вот так... msvc2015 Понял - UB.. Ну и ладушки... (Не пользовал я union ни разу...) 0