结构体指针比较、成员裁剪操作及未定义行为技术咨询

先把代码格式化，方便查看：

int main() {
    typedef struct { int first; float second; } type;
    type whole = { 1, 2.0 };
    void * vp = &whole;
    struct { int first; } * shorn = vp;
    printf("values: %d, %d\n", ((type *)vp)->first, shorn->first);
    if (vp == shorn) printf("ptrs compare the same\n");
    return 0;
}

问题1：指针相等比较vp == shorn是否属于未定义行为？ #

完全不属于未定义行为，这个比较是符合C标准规定的：

• 从语法约束来看，C标准（比如C17 §6.5.9）明确允许等式运算符的两个操作数一个是void*指针，另一个是指向任意对象类型的指针。这里vp是void*，shorn是指向匿名结构体的对象指针，满足合法比较的条件。
• 从地址值的逻辑来看，结构体对象的起始地址必然和它的第一个成员的地址完全相同（C17 §6.7.2.1规定结构体的起始位置不会有匿名填充）。vp指向whole这个type类型的结构体，shorn是从vp转换而来的指针，它的地址值和vp完全一致，所以比较结果会是true，代码会输出ptrs compare the same。

问题2：初始化shorn指针的转换是否合法？解引用访问剩余成员是否有效？ #

这个操作是合法的，解引用访问first成员也是完全有效的：

1. 指针转换的合法性：
   C标准（C17 §6.3.2.3）允许void*与任意对象类型的指针相互转换。这里把void*类型的vp直接赋值给struct { int first; }*类型的shorn，属于标准明确许可的操作，没有问题。

2. 解引用访问的有效性：
   这里的核心是严格别名规则和结构体布局规则：

   • shorn指向的地址就是whole的起始地址，也就是whole.first的地址（结构体起始无填充）。当我们通过shorn->first访问时，本质上是在访问whole.first这个int类型的成员。
   • 根据严格别名规则（C17 §6.5），允许通过与对象实际类型兼容的类型访问对象。shorn->first的类型是int，和whole.first的类型完全一致，所以这个访问完全符合规则，不属于未定义行为。
   • 补充一点：如果我们尝试通过shorn访问原结构体中不存在的成员（比如这个匿名结构体如果有第二个成员，去访问它），那就是未定义行为，但在这个例子里只访问第一个成员，是安全合法的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者textral