在C中，将结构的标量成员视为包含数组是否有效？

Question

在查看Dear Imgui的代码时，我发现以下代码（为关联性而编辑）：

struct ImVec2
{
    float x, y;
    float& operator[] (size_t idx) { return (&x)[idx]; }
};

很明显，这在实践中是有效的，但从C标准的角度来看，这段代码合法吗？如果没有，是否有任何主要编译器（G，MSVC，Clang）提供任何显式或隐式保证，即此代码将按预期工作？

Answer 1

现实情况是，双关语类型解决方案已经在C中成功使用了很长时间。问题是它是脆弱的，而C不是C - 出现了你可能无法解释的其他问题。

对于您可能会喜欢的解决方案，我建议使用引用访问器:

#include <iostream>
#include <stdexcept>

struct point
{
  double xy[2];

  double & x() { return xy[0]; }
  double & y() { return xy[1]; }

  double const & x() const { return xy[0]; }
  double const & y() const { return xy[1]; }

  double       & operator [] ( std::size_t n )       { return xy[n]; }
  double const & operator [] ( std::size_t n ) const { return xy[n]; }
};

int main()
{
  point p{ 2, 3 };
  
  std::cout << p[0] << ", " << p.x() << "\n";
  std::cout << p[1] << ", " << p.y() << "\n";
  
  p[0]  = 5;
  p.y() = 7;
  std::cout << p[0] << ", " << p.x() << "\n";
  std::cout << p[1] << ", " << p.y() << "\n";
  
  auto f = []( const point & p )
  {
#if 0
    p[0]  = 11;  // won't compile
    p.y() = 13;  // won't compile
#endif
    std::cout << p[0] << ", " << p.x() << "\n";
    std::cout << p[1] << ", " << p.y() << "\n";
  };
  f( p );
}

编译得非常干净。

您可能很想直接使用引用：

struct point
{
  double xy[2];
  double & x;  // DON’T DO THIS
  double & y;  // DON’T DO THIS

  point() : x{xy[0]}, y{xy[0]} { }
  point( double x, double y ) : x{xy[0]=x}, y{xy[1]=y} { }
};

最后一种方法的问题是它破坏了const保证。也就是说，即使您在某个地方有一个const点，您仍然可以通过引用对其进行修改。

void f( const point & p )
{
  p[0] = 97;          // compiler complains properly
  p.y  = 3.14159265;  // compiler blithely accepts this
}

因此，使用引用访问器方法。

Answer 2

这个代码合法吗？

不，它有未定义的行为。表达式<代码>

是否有任何主要编译器（G、MSVC、Clang）明确或隐含地保证此代码能够按预期工作？

未定义的行为意味着任何¹ 都可能发生，包括但不限于提供预期输出的程序。但永远不要依赖（或基于）具有未定义行为的程序的输出。该程序可能会崩溃。

所以你看到的(可能看到的)输出是未定义行为的结果。正如我所说的，不要依赖有UB的程序的输出。程序可能会崩溃。

因此，使程序正确的第一步是删除UB。然后，只有这样，您才能开始推理程序的输出。

^{1有关未定义行为的更精确的技术定义，请参阅以下内容，其中提到：对程序的行为没有任何限制}