易失结构与类型广播

Question

我的代码中有以下声明：

H档案：

typedef struct {
    bool qualified : 1;
    bool running : 1;
} calibration_state_t;

calibration_state_t get_calibration_state();

cpp文件：

volatile calibration_state_t calibration_state = {false ,false};

功能

calibration_state_t get_calibration_state() {
    return *(calibration_state_t *)&calibration_state;
}

编译。但是，如果我将返回语句替换为

return (calibration_state_t)calibration_state;

它失败了

dcf77.cpp: In function ‘DCF77_Frequency_Control::calibration_state_t DCF77_Frequency_Control::get_calibration_state()’:
dcf77.cpp:2923:37: error: no matching function for call to ‘DCF77_Frequency_Control::calibration_state_t::calibration_state_t(volatile DCF77_Frequency_Control::calibration_state_t&)’
dcf77.h:204:7: note: candidates are: DCF77_Frequency_Control::calibration_state_t::calibration_state_t()
dcf77.h:204:7: note:                 DCF77_Frequency_Control::calibration_state_t::calibration_state_t(const DCF77_Frequency_Control::calibration_state_t&)

编译器是avr-gcc，但我怀疑这并不重要。为什么编译器不能编译类型转换？如何以一种干净的方式获得所需的返回值？

Answer 1

理想的行为到底是什么？例如，必须保留订单吗？如果其他东西设置了qualified，然后设置了running，那么可以得到qualified的旧值而running的新值吗？

因为结构是不稳定的，所以对它的操作是程序可见行为的一部分。也就是说，这个：

calibration_state_t get_calibration_state()
{
    calibration_state_t ret;
    ret.qualified = calibration_state.qualified;
    ret.running = calibration_state.running;
    return ret;
}

与以下情况不同：

calibration_state_t get_calibration_state()
{
    calibration_state_t ret;
    ret.running = calibration_state.running;
    ret.qualified = calibration_state.qualified;
    return ret;
}

所以，你必须对你想要的进行编码。编译器如何知道您想要什么样的行为？你通过欺骗编译器得到了一些行为，但我怀疑这是你想要的行为。

Answer 2

使用强制转换的代码具有未定义的行为(§7.1.6.1 dcl.type.p6/p6)：

如果试图通过使用带有非易失性限定类型的glvalue来引用使用易失性限定类型定义的对象，则程序行为是未定义的。

*(calibration_state_t *)&calibration_state是非易失性限定类型calibration_state_t的一个极值，用于引用calibration_state，这是一个使用易失性限定类型定义的对象。未定义的行为结果。

依赖未定义的行为来获得您想要的语义是非常危险的。虽然编译器不太可能实际上召唤鼻涕或将您的腿踢开(尽管这是允许的)，但是优化编译器在法律上可能会从未定义的行为中假定永远不会调用get_calibration_state，并且包含它的任何代码路径都是不可访问的，并相应地生成代码。这种依赖于未定义行为的优化可以而且确实会发生。

在引用绑定中，volatile类似于const --不能将const对象绑定到非const引用，也不能将volatile对象绑定到非volatile引用。为类提供一个接受const volatile &的复制构造函数。

Answer 3

在我看来：

return *(calibration_state_t *)&calibration_state;

显式删除volatile说明符，因此隐式定义的复制构造函数：

calibration_state_t(const calibration_state_t&)

被处决了。

当您不先转换calibration_state实例时，编译器就无法调用复制构造函数(volatile仍然存在)。