带有结构成员的 C++ 联合结构适用于 Clang 和 MSVC，但不适用于 GCC

Question

我正在尝试定义一个联合结构，其中一些结构和原始成员在内存中与一个简单的数组重叠。这在 Clang 和 MSVC 中完美运行，但不能用 GCC (G++) 编译。

struct Vector3 {
    float x;
    float y;
    float z;
    Vector3() {}
};

struct Plane {
    union {
        struct {
            Vector3 normal;
            float d;
        };
        float elements[4] = { 0 };
    };
    Plane() {}
};

使用 GCC，我收到此编译错误：

<source>:11:33: error: member 'Vector3 Plane::<unnamed union>::<unnamed struct>::normal' with constructor not allowed in anonymous aggregate
   11 |                         Vector3 normal;
      |                                 ^~~~~~

我给出的代码示例是有效的 C++ 吗？为什么在匿名聚合中不允许使用它，但在命名聚合中却似乎可以工作？我可以对其进行哪些更改以使其在 GCC 中工作，而不涉及删除构造函数或在联合中命名结构？它在 Clang 和 MSVC 中有效但在 GCC 中无效的原因是什么？

如果我用

struct {

替换

struct Named {

有没有办法让它工作？

Answer 1

我给出的代码示例是有效的 C++ 吗？

不。不允许使用匿名结构，因此程序格式错误。

它在 Clang 和 MSVC 中工作的原因是什么

当格式错误的程序运行时，通常是由于语言扩展造成的。

但不在海湾合作委员会

类似语言扩展的实现可能存在差异。当然，这种扩展的限制不是由语言定义的。由于此扩展基于 C 语言功能，因此它不一定适用于构造函数等 C++ 功能，这是有道理的。

我可以对其进行哪些更改以使其在 GCC 中工作，而不涉及删除构造函数或在联合中命名结构？

使程序明确定义 C++ 的唯一方法是不使用匿名结构。

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额外答案：如果您希望在写信给

elements

或

normal

后阅读

d

，反之亦然，那么这也是不允许的。程序的行为是未定义的。

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如何使用重叠内存创建不同名称的属性？除了 Plane 之外，我还想在其他结构中执行此操作，例如通过 3D Basis 结构 columns[3] ，其中数组的成员也可以通过 x、y 和 z 访问。

C++在这方面有局限性，不能用简单的方法来完成。它可以通过依赖运算符重载来完成，但有点复杂：

template<class T, std::size_t size, std::size_t i>
struct Pun {
    T a[size];
    static_assert(i < size);
    auto& operator=(T f) { a[i] = f; return *this; }
    operator       T&()        &   { return a[i]; }
    operator const T&()  const &   { return a[i]; }
    operator       T ()        &&  { return a[i]; }
    T      * operator&()       &   { return a+i ; }
    T const* operator&() const &   { return a+i ; }
};

template<class T, std::size_t size>
struct Pun<T, size, size> {
    T a[size];
    using A = T[size];
    operator       A&()        &   { return a; }
    operator const A&()  const &   { return a; }
    A      * operator&()       &   { return &a; }
    A const* operator&() const &   { return &a; }
};

union Plane {
    Pun<float, 4, 4> elements;
    Pun<float, 4, 0> x;
    Pun<float, 4, 1> y;
    Pun<float, 4, 2> z;
    Pun<float, 4, 3> d;
};

允许读取

Plane

的非活动成员，因为所有元素都是布局兼容的结构。

x

等可以隐式转换为float，

elements

可以隐式转换为float数组。

Answer 2

仅在使用 gnu++98 (1998) 时无法从 Xcode 进行编译。它在 gnu++11 标准中编译得很好，并且

根本问题是您提供的默认 ctor 非常重要

如果从

Vector3

结构中删除构造函数，即使在 gnu++98 中也能正常编译

struct Vector3 {
  float x;
  float y;
  float z;
  //Vector3() {} // remove this line to compile
};