C++中的严格别名规则和类型别名

Strict Aliasing Rule and Type Aliasing in C++

本文关键字：别名 规则 类型 C++      更新时间：2023-10-16

当违反严格的别名规则时，我试图了解未定义的行为。为了理解SO，我读了很多文章。然而，有一个问题仍然存在：我真的不明白什么时候有两种类型的非法别名。cpp参考状态：

类型别名

每当试图通过AliasedType类型的glvalue读取或修改DynamicType类型对象的存储值时，除非以下情况之一为真，否则行为是未定义的：

  • AliasedType和DynamicType相似
  • AliasedType是DynamicType的有符号或无符号变体(可能是cv限定的)
  • AliasedType是std:：byte、(由于C++17)char或unsigned char：这允许将任何对象的对象表示检查为字节数组

我还在SO上找到了一个很好的例子，我清楚地看到了这个问题：

int foo( float *f, int *i ) { 
*i = 1;               
*f = 0.f;            
return *i;
}
int main() {
int x = 0;
std::cout << x << "n";   // Expect 0
x = foo(reinterpret_cast<float*>(&x), &x);
std::cout << x << "n";   // Expect 0?
}

CCD_ 1和CCD_。我没有看到和理解的是以下修改：

struct A
{
int a;
};
struct B
{
int b;
};
A foo( A *a, B *b ) { 
a->a = 1;               
b->b = 0;            
return *a;
}
int main() {
A a;
a.a = 0;

std::cout << a.a << "n";   // Expect 0
a = foo(&a, reinterpret_cast<B*>(&a));
std::cout << a.a << "n";   // Expect 0?
}

A和B是相似的类型，一切都很好，还是它们是非法别名，我有未定义的行为。如果它是合法的，这是因为A和B是聚合的吗(如果是，我必须更改什么才能使其成为未定义的行为)？

任何提醒和帮助都将不胜感激。

编辑关于重复的问题

我知道这篇帖子，但我看不出它们在哪里澄清了哪些类型是相似的。至少不会延伸到我能理解的程度。因此，如果你不结束这个问题，那就太好了。

不，这是不合法的，您有未定义的行为：

8.2.1价值类别〔basic.lval〕

11如果程序试图访问对象的存储值通过以下类型之一以外的glvalue行为未定义：63

(11.1)——对象的动态类型，

(11.2)-对象的动态类型的cv合格版本

(11.3)——类似于对象，

(11.4)-一个类型，它是与对象的动态类型，

(11.5)-一个类型，它是与对象的动态类型的cv合格版本，

(11.6)-一种聚合或并集类型，包括其元素或非静态数据成员中的上述类型(递归地，包括亚聚合或包含并集)、

(11.7)-一种类型，它是对象的动态类型，

(11.8)--字符、无符号字符或std:：byte类型的

63)本列表旨在规定以下情况对象可以被别名化，也可以不被别名化。

在表达式b->b = a;中，未定义的行为不是由于赋值，而是由于类成员访问表达式b->b。如果这个表达式不是UB，你的代码就不会是UB。

在[expr.ref]/1中，指定类成员访问构成对对象b的访问(在->的左侧)：

后面跟一个点的后缀表达式。或者箭头->，可选地，后面跟着关键字模板([temp.names])，然后跟着id表达式，这是一个后缀表达式计算点或箭头之前的后缀表达式；[67]该求值的结果与id表达式一起确定整个后缀表达式的结果。

[67]如果对类成员访问表达式进行了求值，则即使结果对于确定整个后缀表达式的值是不必要的，也会进行子表达式求值，例如，如果id表达式表示静态成员

粗体矿

因此，int0使用类型为B的表达式读取对象a的值，您引用的规则适用于此处。

关于类似的类型，reinterpret_cast部分有一些有用的解释和示例：

非正式地，两种类型是相似的if，忽略顶级cv资格：

  • 它们是相同的类型；或
  • 它们都是指针，并且被指向的类型相似；或
  • 它们都是指向同一类成员的指针，并且被指向的成员的类型相似；或
  • 它们都是大小相同的数组或边界未知的数组，并且数组元素类型相似

例如：

  • CCD_ 14和CCD_
  • CCD_ 16和CCD_
  • CCD_ 18和CCD_
  • CCD_ 20和CCD_
  • CCD_ 22和CCD_
  • CCD_ 24和CCD_
  • CCD_ 26和CCD_
  • CCD_ 28和CCD_

此规则启用基于类型的别名分析，在该分析中，编译器假设通过一种类型的glvalue读取的值不会被写入不同类型的glvalue所修改(除上述例外情况外)。

注意，作为一种非标准语言扩展，许多C++编译器放宽了这一规则，允许通过联合的非活动成员进行错误的类型访问(这种访问在C 中没有定义

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