什么是严格别名规则？

Question

当询问C中常见的未定义行为时，灵魂比我提到的严格别名规则更加开明。他们在说什么？

Answer 1

我发现的最佳解释是Mike Acton，了解严格别名。它主要关注PS3开发，但这基本上只是GCC。

来自文章：

“严格别名是由C（或C ++）编译器做出的一个假设，即取消引用指向不同类型对象的指针永远不会引用相同的内存位置（即彼此别名）。”

所以基本上如果你有一个int*指向包含一个内存的内存int然后你指向一个float*内存并将其用作float你打破规则。如果您的代码不遵守这一点，那么编译器的优化器很可能会破坏您的代码。

规则的例外是a char*，允许指向任何类型。

Answer 2

这是严格的别名规则，可以在C ++ 03标准的3.10节中找到（其他答案提供了很好的解释，但没有提供规则本身）：

如果程序试图通过不同于以下类型之一的左值访问对象的存储值，则行为未定义：

• 对象的动态类型，

• 一个cv限定版本的动态类型的对象，

• 与对象的动态类型对应的有符号或无符号类型的类型，

• 一种类型，是有符号或无符号类型，对应于对象动态类型的cv限定版本，

• 一种聚合或联合类型，包括其成员中的上述类型之一（包括递归地，子聚合或包含联合的成员），

• 一个类型，它是对象动态类型的（可能是cv限定的）基类类型，

• a char或unsigned char类型。

C ++ 11和C ++ 14措辞（强调变化）：

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

• 对象的动态类型，

• 一个cv限定版本的动态类型的对象，

• 与对象的动态类型类似的类型（如4.4中所定义），

• 与对象的动态类型对应的有符号或无符号类型的类型，

• 一种类型，是有符号或无符号类型，对应于对象动态类型的cv限定版本，

• 聚合或联合类型，包括其元素或非静态数据成员中的上述类型之一（递归地，包括子聚合或包含联合的元素或非静态数据成员），

• 一个类型，它是对象动态类型的（可能是cv限定的）基类类型，

• a char或unsigned char类型。

两个变化很小：glvalue而不是lvalue，以及聚合/联合案例的澄清。

第三个变化提供了更强有力的保证（放宽强混叠规则）：类似类型的新概念现在可以安全别名。

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另外，Ç措词（C99; ISO / IEC 9899：1999 6.5 / 7;完全相同的措词在ISO / IEC 9899中使用：2011§6.5¶7）：

对象的存储值只能由具有以下类型之一（^{73）或88）}的左值表达式访问：

• 与对象的有效类型兼容的类型，

• 与对象的有效类型兼容的类型的限定版本，

• 与对象的有效类型对应的有符号或无符号类型的类型，

• 与有效类型的对象的限定版本对应的有符号或无符号类型的类型，

• 聚合或联合类型，包括其成员中的上述类型之一（包括递归地，子聚合或包含联合的成员），或者

• 一个字符类型。

^{73）或88）}此列表的目的是指定对象可能或可能不具有别名的情况。

Answer 3

严格的别名不仅仅指向指针，它也会影响引用，我为boost开发人员wiki写了一篇关于它的文章，并且它很受欢迎，我把它变成了我咨询网站上的一个页面。它完全解释了它是什么，为什么它如此混淆了人们以及如何处理它。严格别名白皮书。特别是它解释了为什么工会是C ++的危险行为，以及为什么使用memcpy是C和C ++中唯一可移植的解决方案。希望这是有帮助的。

Answer 4

作为Doug T.已经写过的补充，这里有一个简单的测试用例，可能用gcc触发它：

check.c

#include <stdio.h>void check(short *h,long *k){
    *h=5;
    *k=6;
    if (*h == 5)
        printf("strict aliasing problem\n");}int main(void){
    long      k[1];
    check((short *)k,k);
    return 0;}

编译gcc -O2 -o check check.c。通常（我尝试过的大多数gcc版本）都输出“严格别名问题”，因为编译器假定“h”不能与“check”函数中的“k”相同。因此，编译器优化了if (*h == 5)远离并始终调用printf。

对于那些感兴趣的人是x64汇编程序代码，由gcc 4.6.3生成，在ubuntu 12.04.2 for x64上运行：

movw    $5, (%rdi)movq    $6, (%rsi)movl    $.LC0, %edi
jmp puts

所以if条件完全从汇编代码中消失了。