void* 类型转换会破坏严格的混叠？

Question

我写了一个这样的动态数组：

#include <stdlib.h>

typedef struct {
    size_t capacity;
    size_t len;
} __dynarray_header;

void* dynarray_new() {
    __dynarray_header* header = malloc(sizeof(__dynarray_header));
    header->capacity = 0;
    header->len = 0;
    return header + 1;
}

可以使用[] 操作访问动态数组。调整大小时，我可以使用__dynarray_header*)array - 1 来检索容量和长度信息。

这个想法适用于小型测试。但是，GCC 警告要打破严格的别名。

我还发现了一些没有-fno-strict-aliasing 编译器选项（带有-O3 优化）的大型项目段错误。

我知道什么是严格别名，以及为什么我的代码会破坏严格别名。

我的问题是：有没有比我上面展示的更好的方法来实现支持[] 操作和动态调整大小的动态数组？

额外：

使用此动态数组的演示程序：

int* arr = dynarray_new();
arr = dynarray_resize(sizeof(int) * 2);
arr[0] = 1;
arr[1] = 2;
arr = dynarray_resize(sizeof(int) * 4);
arr[2] = 3;
arr[3] = 4;
dynarray_free(arr);

Answer 1

如前所述，C 标准为此类事物预见的技术是灵活数组：

typedef struct {
    size_t capacity;
    size_t len;
    unsigned char data[];
} dynarray_header;

如果您分配（或重新分配）这样的struct 有足够的空间，您可以像访问任何unsigned char 数组一样访问data 元素。 char types 可以为任何其他数据类型加上别名，所以你不会有问题。

如果您的编译器不支持灵活数组，只需在其中添加 [1] 即可获得 data。

顺便说一句，以下划线开头的名称在文件范围内保留，您不应该使用这些。

Answer 2

-fstrict-aliasing 提供的主要优化是在大多数情况下，对foo * 的引用可以任意移动到对bar * 的引用之外。您看到的段错误可能是由于引用在某处经过 free 类型操作。

虽然这感觉有点脏，但您可以通过在结构中添加预期数组元素类型的联合来使其在 C89 下工作，例如：

typedef struct {
    size_t capacity;
    size_t len;
    union {
        int i;
        double d;
        my_type mt;
        etc e;
        /* add additional types here. */
    } array_head;
} __dynarray_header;

然后，不是返回header + 1，而是返回(void *)&(header->array_head)。

现在，即使使用严格的别名，编译器也更有可能考虑将指向 __dynarray_header 的指针作为指向该联合中任何内容的指针的别名，除非指针也是 restrict 限定的。 （我假设对于您的用例，它们不是，至少在触发段错误的上下文中。）

仍然……正如 Dennis Ritchie 所说，这似乎是“与实施毫无根据的亲密关系”。或者，换句话说，黑客。祝你好运！

（编辑：正如上面的 Carl 提醒我的，在 C99 中您可以使用灵活的数组成员。我没有使用它们，只是因为 C99 支持似乎不是我使用的 C 编译器的默认设置。这是 IBM 的参考:http://pic.dhe.ibm.com/infocenter/iseries/v7r1m0/index.jsp?topic=%2Frzarg%2Fflexible.htm)