通过memcpy或std::bit_cast创建的union活跃成员及相关未定义行为问题

先给出代码示例：

#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <bit>

union U
{
    uint64_t ull;
    int32_t i[2];
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    uint64_t x = argc;
    U u;
    if (true)
        u = std::bit_cast<U>(x);
    else
        ::memcpy(&u, &x, sizeof(x));
    auto r = u.i[0];
    r += u.i[1];
    r += u.ull;
    return r;
}

1. auto r = ...行执行前，union u的活跃成员是哪个？ #

当if(true)分支执行时，std::bit_cast<U>(x)会创建一个存储内容与x完全一致的U对象。根据C++标准，通过std::bit_cast构造的union对象，活跃成员为声明顺序的第一个非静态数据成员ull——因为bit_cast仅按位完整复制内存，未显式初始化union的特定成员，此时默认以第一个成员作为活跃成员。

2. 代码中哪些行存在未定义行为，原因是什么？ #

• auto r = u.i[0]; 和 r += u.i[1]; 存在未定义行为：
  当前union的活跃成员是ull，而i属于非活跃成员。C++标准仅允许在特定场景下读取非活跃成员（如读取unsigned char类型、或成员为标准布局且共享公共初始序列），但uint64_t与int32_t[2]既不属于unsigned char类型，也无符合要求的公共初始序列，因此读取i的行为属于未定义行为。
• r += u.ull; 无未定义行为，因为读取的是当前活跃成员ull。
• std::bit_cast的使用合法：U和uint64_t大小相同、均为标准布局类型，且对齐要求匹配，符合bit_cast的使用条件。

3. 将true改为false是否会改变上述问题的答案，若会，如何改变及原因是什么？ #

会改变部分答案：

• 活跃成员变化：进入else分支后，u先被默认初始化（此时活跃成员为第一个成员ull，但未初始化），随后memcpy将x的内容复制到u的内存地址。memcpy仅修改内存字节，不会改变union的活跃成员，因此此时u的活跃成员依然是ull。
• 未定义行为的变化：读取u.i[0]和u.i[1]依然是未定义行为，原因与之前一致——读取非活跃成员且不符合标准允许的例外场景。memcpy操作本身合法，它只是修改了活跃成员ull的内存内容，后续读取u.ull依然合法。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user541686