绕过 C++ 严格别名规则答案

【问题标题】：Getting around c++ strict-aliasing rules绕过 C++ 严格别名规则
【发布时间】：2013-03-11 17:33:23
【问题描述】：

我想在一个容器中存储有限数量的项目。我不想使用数组，因为我想避免不必要的对象构造函数调用。我不想使用std::vector，因为隐含的malloc 调用（我想最小化对堆的访问以获得最大的缓存一致性）。

所以我开始定义自己的自定义容器，如下所示：

template<typename T, size_t capacity> class my_array {
  private:
   char buffer[sizeof(T)*capacity];
   ...
  public:
   T& operator[](size_t i) { return *(T*)&buffer[i*sizeof(A)]; }
   ...
};

但是当我尝试实际使用这个容器时，我收到了关于违反严格别名规则的编译器警告。我已经阅读了严格别名，并且我理解为什么编译器优化会导致上述代码中断。

我该如何解决这个问题？

奇怪的是，我的编译器对我的自定义 object_pool 类没有任何抱怨，除其他外，我将其用于关联 STL 数据结构的自定义分配器。该类看起来与上面的非常相似（使用char[] 并执行类似的转换）。我不知道这两者有什么区别。

【问题讨论】：

你不能用std::array吗？或者std::tr1::array 或boost::array 你们中没有C++11 支持？
我没有 c++11 支持。即使我这样做了……我的另一个要求是，出于性能原因，我不想立即实际调用 T 的构造函数。我应该提到这个要求，我会编辑我的帖子。

标签： c++ strict-aliasing

【解决方案1】：

通过与我在原始帖子中提到的 object_pool 类进行精确比较，我找到了一个神秘的解决方案。

我换了

T& operator[](size_t i) { return *(T*)&buffer[i*sizeof(A)]; }

与

T* operator[](size_t i) {
  if (...) {
    return (T*)&buffer[i*sizeof(A)];
  }
  return NULL;
}

... 是任何谓词，我知道它总是会评估为 true，但编译器不够聪明，无法实现将始终评估为 true。

我很好奇是否有人可以在这里准确地解释编译器的想法。我正在使用 gcc 4.4.3。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您不想按照std::array 的要求初始化对象，请使用std::aligned_storage。您可能会遇到对齐问题，因为您的结构可能被分配到一个奇怪的地址。

与char 数组混叠以将其用作存储应该没问题，我不确定您的编译器在做什么。这真的是一个最小的测试用例吗？

【讨论】：

re “使用 char 数组进行别名以将其用作存储应该没问题”。对于纯粹的形式，这里的 char 数组不需要为 T 适当对齐。它不是动态分配的数组。在实践中，如果 OP 具有虚函数或其他东西，则数组不需要位于结构的开头，因此即使结构适当对齐，数组也不需要。
如果添加my_array<int,4> 的实例化，然后使用[] 运算符，那么是的，它是一个最小的测试用例。我也很困惑，因为我认为char 有一个例外。
很遗憾，没有c++11支持，所以不能使用std::aligned_storage。

【解决方案3】：

如果你不打算使用std:array 那么

char buffer[sizeof(T)*capacity];

应该是

T buffer[capacity]

这就是模板首先支持typenames 的原因。

【讨论】：

有没有办法在不调用T的构造函数的情况下做到这一点？
没有。这让事情变得更加困难。

【解决方案4】：

使用std::array . . . . . . . . . . . . . ！

【讨论】：