C语言函数return与赋值的语义差异及标准示例UB问题咨询

触发UB的直接赋值场景 #

你提到的「直接赋值」指将示例中的函数调用替换为直接读取另一个union成员的写法：

// 该写法触发UB
g.u2.f3 = g.u1.f2;

直接赋值触发UB的核心原因 #

• 首先union内的两个结构体u1、u2没有符合标准要求的公共初始序列：u1的首成员是int f1，u2的首成员是struct s f3，二者类型完全不匹配，不满足C标准对union共享公共前缀的成员互访豁免条款。
• 两个赋值操作数对应的存储区域完全重叠：u1.f2在union内的偏移是int类型的大小，u2.f3在union内的偏移是0，二者的存储范围完全重合，属于对同一块存储通过两个不兼容的类型别名同时进行读、写操作，违反严格别名规则，因此属于未定义行为。
• 补充：C标准没有规定赋值操作左右操作数的求值顺序，对g.u1.f2的读和对g.u2.f3的写是未序列的，可能出现写操作提前覆盖尚未读完的存储区域的情况，进一步加剧了行为的不确定性。

函数返回写法合法的原因 #

• 函数f执行return g.u1.f2时，会先完整读取g.u1.f2的值，将其拷贝到与返回类型struct s对应的独立临时对象中，此时对uniong的读取操作已经完全结束，临时对象的存储与uniong完全无关。
• 后续执行g.u2.f3 = f()时，仅将独立临时对象的完整值写入g.u2.f3，不存在对uniong的同时读写，且写入操作会合法切换union的活跃成员为u2，全程没有违反标准规则。

标准规定不存在矛盾的原因 #

你引用的规定：

如果表达式的类型与所在函数的返回类型不同，该值会被转换，效果等同于对具有该函数返回类型的对象执行赋值操作。
这条规定仅约束return语句中的值类型转换语义，和存储访问时序、别名规则没有任何关系：它只是说明return 表达式中，将表达式结果转换为返回类型的规则，和返回类型对象 = 表达式的转换规则完全一致，并没有声明return+赋值的完整流程和直接赋值的存储访问逻辑等价，因此不存在矛盾。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Some Name