这真的违反了严格的别名规则吗？答案

【问题标题】：Does this really break strict-aliasing rules?这真的违反了严格的别名规则吗？
【发布时间】：2015-01-16 04:43:36
【问题描述】：

当我使用 g++ 编译此示例代码时，我收到以下警告：

警告：取消引用类型双关指针将破坏严格别名规则[-Wstrict-aliasing]

代码：

#include <iostream>

int main() 
{
   alignas(int) char data[sizeof(int)];
   int *myInt = new (data) int;
   *myInt = 34;

   std::cout << *reinterpret_cast<int*>(data);
}

在这种情况下，data 不是为 int 别名，因此将其转换回 int 不会违反严格的别名规则吗？还是我在这里遗漏了什么？

编辑：奇怪，当我这样定义 data 时：

alignas(int) char* data = new char[sizeof(int)];

编译器警告消失。堆栈分配对严格别名有影响吗？它是 char[] 而不是 char* 这一事实是否意味着它实际上不能为任何类型起别名？

【问题讨论】：

@molbdnilo char * 总是可以别名
@ShafikYaghmour 是的，当然。我怎么会忘记？
可能是因为data 已经是&data[0] 的别名？ int const * data; 也更接近于 int data[1];
您可能需要考虑为此使用std::aligned_storage：en.cppreference.com/w/cpp/types/aligned_storage
为什么自 gcc 7.2 以来警告完全消失了？直播(godbolt.org/g/ci5dKj)

标签： c++ language-lawyer strict-aliasing

【解决方案1】：

警告是绝对有道理的。指向data 的衰减指针确实不指向int 类型的对象，并且转换它不会改变这一点。见[basic.life]/7：

如果，在对象的生命周期结束之后并且在存储之前被占用的对象被重用或释放，一个新的对象是在原始对象占用的存储位置创建，a 指向原始对象的指针，引用的引用到原始对象，或原始对象的名称将自动引用新对象，并且一旦新对象已启动，可用于操作新对象，if:
(7.1) — [..]
(7.2) — 新对象与原始对象（忽略顶级 cv 限定符）,

新对象不是char 的数组，而是int。 P0137，它形式化了指向的概念，添加了launder：

[ 注意：如果不满足这些条件，则指向新对象的指针可以从表示其地址的指针中获得通过调用std::launder (18.6 [support.dynamic]) 进行存储。 — 结束说明 ]

即你的 sn-p 可以这样纠正：

std::cout << *std::launder(reinterpret_cast<int*>(data));

.. 或者只是从放置 new 的结果中初始化一个新指针，这也消除了警告。

【讨论】：

那么，即使char[]s 的生命周期已经结束，指针data 衰减到仍然是访问存储在其中的 int 的有效方法？
我明白了，谢谢。我主要担心的是编译器可能会假设data 不能为int 起别名，因此可能会优化*myInt = 34; 对打印语句的影响。
@supercat：memcpy 和 memmove 的相对效率与本次问答有什么关系？
@supercat：更仔细地阅读 Linus。区别是一个 CPU 周期。如果你买不起一个周期，你应该写汇编，而不是 C。
为什么自 gcc 7.2 以来警告完全消失了？直播(godbolt.org/g/ci5dKj)

【解决方案2】：

怎么改

std::cout << *reinterpret_cast<int*>(data);

到

int *tmp   = reinterpret_cast<int*>(data);
std::cout << *tmp;

就我而言，它消除了警告。

【讨论】：

根本问题仍然存在。
@HolyBlackCat 这里没有“潜在问题”。
@curiousguy 我不是母语人士，所以也许“基础”这个词不合适。关键是存在警告，因为 OP 的代码会导致未定义的行为（如另一个答案中所述），正确的做法是更改代码以删除所述 UB，而不是仅仅尝试像这个答案那样使警告静音是的。
@HolyBlackCat 我没有看到任何 UB。
@curiousguy 如果您不同意另一个答案，您能否发布自己的答案，解释为什么 OP 代码的行为是明确定义的以及为什么警告不正确？ “没有所谓的“打破严格别名”。这是一个荒谬的想法。”你应该阅读What is the strict aliasing rule?。

【解决方案3】：

*myInt = 34; 这个表达式格式正确，因为data 为 int 类型的对象提供存储空间，myInt 是指向 int 类型对象的指针。因此，取消引用这样的指针可以访问 int 类型的对象。

对于*reinterpret_cast<int*>(data); 这个表达式，它会违反严格的指针别名。首先，对data进行数组到指针的转换，结果是指向data的初始元素的指针，这意味着reinterpret_cast<int*>的操作数是指向data的主题的指针。
根据以下规则：

如果在与成员子对象或数组元素 e 关联的存储中创建对象，则创建的对象是 e 的包含对象的子对象，如果：

e 的包含对象的生命周期已经开始但没有结束，并且

新对象的存储正好覆盖与 e 关联的存储位置，并且

新对象与 e 的类型相同（忽略 cv 限定）。

int 类型的对象不满足这些规则。因此，reinterpret_cast<int*> 的操作数不是指向可与 int 类型对象指针互转换的对象的指针。所以，reinterpret_cast<int*> 的结果不是指向 int 类型对象的指针。

程序尝试通过以下类型之一以外的左值访问对象的存储值，行为未定义：

对象的动态类型。

[...]

【讨论】：