Question

我正在尝试检查我的一些代码是否存在严格的别名冲突，但它看起来我在试图理解严格的混叠时错过了一些东西规则。

想象一下以下代码：

#include <stdio.h>

int main( void )
{
    unsigned long l;

    l = 0;

    *( ( unsigned short * )&l ) = 1;

    printf( "%lu\n", l );

    return 0;
}

经典和基本的例子。使用GCC 4.9（-Wall -fstrict-aliasing -Wstrict-aliasing -O3），它实际报告错误：

 dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules

但以下编辑很好：

#include <stdio.h>

int main( void )
{
    unsigned long    l;
    unsigned short * sp;

    l       = 0;
    sp      = ( unsigned short * )&l;
    *( sp ) = 1;

    printf( "%lu\n", l );

    return 0;
}

根据我的理解，第二个例子也违反了结构别名规则那为什么要编译呢？这是海湾合作委员会的准确性问题，还是我错过了有严格别名的东西？

我还找到了以下主题： Why are no strict-aliasing warnings generated for this code?

使用-Wstrict-aliasing=2或-Wstrict-aliasing=3进行编译没有任何区别但-Wstrict-aliasing=1会在第二个示例中报告错误。

GCC文档说1级是最不准确的，并且可以产生很多误报，而3级是最准确的...

那么这里发生了什么？我自己理解的问题还是GCC的问题？

加分问题

对于我的项目，我通常更喜欢Clang / LLVM而非GCC，但似乎是Clang 不会发出任何关于严格别名的警告有谁知道为什么？
是因为它无法检测到违规行为，或者因为它没有遵循生成代码时的规则？

Answer 1

您的理解是正确的。别名分析通常很复杂，在这种情况下，显然仅使用强制转换和取消引用之间的临时指针就足以将其抛弃。令人惊讶的是，GCC 4.8.2在此代码上做得更好，在-Wstrict-aliasing=2和1级警告，所以这是一个回归。

至于clang，它现在根本没有警告有关别名违规的工具。它绝对可以利用优化中的规则。要看到这一点，请直接从C标准（N1570§6.5.2.39）中获取此示例。

struct t1 { int m; };
struct t2 { int m; };

int f(struct t1 *p1, struct t2 *p2) {
    if (p1->m < 0)
        p2->m = -p2->m;
    return p1->m;
}

如果p1和p2指向相同的结构，则Clang（和GCC）将在否定之前返回p1->m的值，因为它们可能假设p2不为别名p1，因此先前的否定从不影响结果。 Here's the full example并使用和不使用-fstrict-aliasing输出。有关更多示例，请参阅here和经常引用的What Every C Programmer Should Know About Undefined Behavior;严格的别名优化是介绍性帖子的最后一个主题。

至于何时会实施警告the devs are quiet，但会提及in clang's test suite，其中列出标题下的-Wstrict-aliasing=X（强调我的）

这些标志目前未实现;测试我们输出它们反正。

所以似乎有可能在某个时候发生。

Answer 2

没有任何内在错误

sp      = ( unsigned short * )&l;

对于所有编译器都知道，您可能只是简单地将指针强制转换为正确的类型。

也没有任何内在错误

*( sp ) = 1;

这两者的组合是错误的。

编译器只是不能把两者放在一起告诉你组合是有问题的（在一般情况下是不可能的，在这种特殊情况下不是那么容易）。

但是

*( ( unsigned short * )&l ) = 1;

更容易检测，因此编译器会尽力这样做。

Answer 3

我希望在O3编译器决定因为它知道不同类型的变量不能别名，所以永远不会使用sp。因此，它会从程序中删除sp，并且不会产生错误。

要么是因为l是已知值，要将其转换为常量以供printf使用。它仍然具有存储空间，因为它的地址已被占用，但该存储空间永远不会被写入。

Answer 4

我对情况的解释：

*( ( unsigned short * )&l ) = 1;更容易捕获，因为违规行为在一行中。所以它总是被抓住。
通过优化，第二个变体也被捕获。优化后，它就像第一个一样简单。
如果没有优化，-Wstrict-aliasing=1（比默认值更懒）会抓住它。这是因为它将转换本身视为违规，即使没有取消引用（删除取消引用并查看）。这种简单的逻辑很快，但会导致误报。

GCC：严格别名警告的准确性

4 个答案: