C++ (GCC) 中的 C99 严格别名规则答案

【问题标题】：C99 strict aliasing rules in C++ (GCC)C++ (GCC) 中的 C99 严格别名规则
【发布时间】：2026-02-24 04:30:01
【问题描述】：

据我了解，GCC 在 C++ 中支持其所有 C99 功能。但是 C++ 代码中如何处理 C99 严格别名？

我知道在不相关的类型之间使用 C 进行强制转换不是严格混叠安全的，并且可能会生成不正确的代码，但是 C++ 呢？由于严格别名不是 C++ 标准的一部分（对吗？），GCC 必须自己指定语义。

我认为const_cast 和static_cast 在相关类型之间进行转换，因此它们是安全的，而reinterpret_cast 可以打破严格的别名规则。

这是正确的理解吗？

【问题讨论】：

标签： c++ c gcc strict-aliasing

【解决方案1】：

不，你可能混合了不同的东西。

严格的别名规则与 C99 标准完全无关。严格的别名规则植根于自 [标准化] 时代开始以来存在于 C 和 C++ 中的部分标准。在 C89/90 (6.3) 和 C++98 (3.10/15) 中存在禁止通过另一种类型的左值访问一种类型的对象的子句）。这就是严格别名的全部意义，不多也不少。只是并非所有编译器都想要（或敢于）强制执行或依赖它。 C 和 C++ 语言有时都被用作“高级汇编”语言，严格的别名规则经常会干扰这种使用。正是 GCC 做出了这一大胆的举动，并决定开始在优化中依赖严格的别名规则，这经常会招致那些“汇编”类型的抱怨。

确实，在 C++ 中打破严格别名规则的最直接的方法是 reinterpret_cast（当然还有 C 风格的强制转换）。但是，static_cast 也可以用于该目的，因为它允许通过使用 void * 作为“链式”强制转换中的中间类型来打破严格的别名

int *pi;
...
double *pd = static_cast<double *>(static_cast<void *>(pi));

const_cast 不能在兼容的编译器中破坏严格的别名。

至于 C99...C99 引入的是 restrict 限定符。这与别名直接相关，但它本身并不是所谓的严格别名。

【讨论】：

你说得对，我在想 C99 restrict 关键字，而不是严格的别名。由于某种原因，它以这种方式在我的脑海中根深蒂固（“C99”+“严格别名”）。
我仍然不确定是否可以在不违反严格的别名规则的情况下使用 BSD 套接字 API 的 sockaddr 相关部分。
@Maister：不，使用联合在类型之间进行强制转换是未定义的行为。该标准仅允许从上次写入的联合的同一变量中读取。
@jons34yp - 另外，如果有两个结构的联合，那么标准还允许访问两个结构中的初始公共字段子序列，IIRC。
@caf：我相信 BSD 套接字 API 的 sockaddr 相关部分（以及在 C 中执行多态性的任何其他 API）实际上并没有违反严格的别名，因为您可以通过“an在其成员中包含上述类型之一的聚合或联合类型（递归地，包括子聚合或包含联合的成员）”，因此似乎允许通过两个不同类型的结构指针访问 sa_family_t 类型的第一个字段。

【解决方案2】：

static_cast 也可以破坏别名规则，因为编译器信任您确保目标类型与对象的实际运行时类型相关。考虑：

extern void f(double*, int*); // compiler may optimize assuming that arguments don't overlap
double d;
void* pv = &d;
int* pi = static_cast<int*>(pv);
f(&d, pi); // assumption is violated

【讨论】：

【解决方案3】：

这个概念在Cpp中是一样的；因为您可以使用 C 样式转换来指导您完成被认为是安全的严格别名。

简而言之：不，使用 Cpp 强制转换的方法（您已概述）不会安全地涵盖所有情况。打破规则的一种常见方法是使用 static_cast 来转换指针。

只需打开编译器警告——它会（或者，应该）告诉你什么是不安全的。

【讨论】：