GCC：使用 -Wcast-qual 将 const 指针转换为数组 typedef 的 const 指针会引发警告

Question

编辑：更深入地解释了问题here（谢谢@Eric Postpischil）。这似乎是 GCC 中的一个错误。

首先，让我从一些上下文开始：我正在编写的代码使用了一个我无法更改的 API，在一个我无法更改的 GCC 版本上，我不允许删除编译标志，以及当我完成它时，它必须精确为零警告或#pragmas。

编辑：也没有工会。

EDIT2：假设构建系统还使用 -Wall -ansi -pedantic 和阳光下的所有其他警告。 明天我会确认 GCC 版本，但我很确定它不会高于 GCC 7。与此同时，我正在使用 GCC 6.3 进行测试。

EDIT3：我将问题标记为“已回答”。为了完整起见，我在下面添加了更多信息：

我检查了正在使用的编译器版本，它并不漂亮。我们正在使用 Mingw，gcc.exe --version 告诉我它是 GCC 3.4.5。

此外，编译标志包括 wall wextra wcast-qual wpointer-arith wconversion wsign-conversion 以及与当前问题无关的其他标志。

问题

考虑以下代码：

#include "stdio.h"
#include "stdint.h"

typedef uint32_t MyType[4];

const MyType* foo(const uint8_t* a)
{
    return (const MyType*) a;
}

void myapi_foo(const MyType* d) {}

int main()
{
    uint8_t a[4*sizeof(uint32_t)];

    const MyType* b = foo((const uint8_t*) a);

    myapi_foo(b);

    return 0;
}

使用 GCC 和 -Wcast-qual 标志编译，此代码将引发以下警告：

警告：cast 丢弃来自指针目标类型的“const”限定符 [-Wcast-qual] return (const MyType*) a;

编辑：澄清一下，错误在这一行：

return (const MyType*) a;

问题原因

我知道问题的根本原因是 typedef 类型 MyType 实际上是一个数组。遗憾的是，我没有修改这个 typedef 的奢侈，也没有修改 API 函数myapi_foo 及其参数类型的可疑选择。 老实说，我真的不明白为什么编译器对这个演员阵容如此不满，所以澄清一下是非常受欢迎的。

问题

向编译器指示所有内容都应该被视为指向 const 数据的指针的最干净方式是什么？

废弃的和潜在的解决方案

以下是一些我发现但令我不满意的“解决方案”：

• 删除 -Wcast-qual 标志。由于代码质量规则，我不能这样做。
• 添加#pragma 以关闭该部分代码周围的警告（如here 所示）。同样，我也不能这样做。
• 将指针转换为整数，然后再转换回指针（如图所示here）return (const MyType*) (uint32_t) a;。这是非常粗略的，但是在这个项目中使用uint32_t 作为内存地址是有先例的，所以我可能不得不将它作为最后的努力。
• 编辑：@bruno 建议使用联合来回避问题。这是一个便携且相当优雅的解决方案。但是，上述代码质量规则完全禁止使用联合。
• 编辑：@Eric Postpischil 和@M.M 建议使用 (const void*) cast return (const void*) a;，无论sizeof(MyType*) 的值如何，它都可以工作。遗憾的是，它对目标不起作用。

感谢您的宝贵时间。

Answer 1

你可以这样做：

const MyType* foo(const uint8_t* a)
{
    union {
      const uint8_t* a;
      const MyType* b;
    } v;

    v.a = a;
    return v.b;
}

w.c 是您修改后的文件：

pi@raspberrypi:/tmp $ gcc -pedantic -Wall -Wcast-qual w.c
pi@raspberrypi:/tmp $ 

无论编译器（没有 #pragma）或 int 和指针的相应大小（在 int 和指针之间没有强制转换），它都可以工作，但我不确定这是否非常优雅 ;-)

奇怪的是有那个foo函数同时用Wcast-qual编译，很矛盾

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编辑，如果你不能使用 union 你也可以这样做

const MyType* foo(const uint8_t* a)
{
    const MyType* r;

    memcpy(&r, &a, sizeof(a));
    return r;
}

编译：

pi@raspberrypi:/tmp $ gcc -pedantic -Wall -Wcast-qual w.c
pi@raspberrypi:/tmp $ 

Answer 2

这是GCC bug 81631。 GCC 无法识别到 const MyType * 的转换保留了 const 限定符。这可能是因为，在这个“指向四个const uint32_t的数组的指针”中，GCC执行了一个数组是否为const的测试，而不是数组元素是否为const。

在某些 GCC 版本中，包括 8.2，解决方法是更改​​：

return (const MyType*) a;

到：

return (const void *) a;

可能在更多版本中起作用的更剧烈的变化是使用：

return (const MyType *) (uintptr_t) a;

关于转换和别名的注意事项：

此代码将a 传递给将其强制转换为const MyType * 的函数可能是个问题：

uint8_t a[4*sizeof(uint32_t)];

const MyType* b = foo((const uint8_t*) a);

在许多 C 实现中，MyType 是 uint32_t 的数组，需要四字节对齐，但 a 只需要一字节对齐。根据 C 2018 6.3.2.3 6，如果 a 未正确对齐 MyType，则未定义转换结果。

此外，此代码建议uint_t 数组a 可用作四个uint32_t 的数组。这将违反 C 别名规则。您在问题中显示的代码似乎是示例，而不是实际代码，因此我们无法确定，但您应该考虑这一点。

Answer 3

如果没有任何效果，您可能希望使用uintptr_t hammer，如果实现提供了它。根据 C11 标准，它是可选的：

const MyType* foo(const uint8_t* a)
{
    uintptr_t uip = (uintptr_t) a; 

    return (const MyType*) uip;
}