Question

我可以对分配的内存做些什么限制？（标准方式）

例如

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct str{
    long long a;
    long b;
};

int main(void) 
{
    long *x = calloc(4,sizeof(long));
    x[0] = 2;
    x[3] = 7;
//is anything beyond here legal( if you would exclude possible illegal operations)
    long long *y = x; 
    printf("%lld\n",y[0]); 
    y[0] = 2;
    memset (x,0,16);
    struct str *bar = x;
    bar->b =  4;
    printf("%lld\n",bar->a); 
    return 0;
}

总结：

只要大小合适，我可以重命转指向其他数据类型和结构的指针吗？
我可以在写作之前阅读吗？
如果不能，我写完后可以阅读吗？
我可以使用小于分配内存的结构吗？

Answer 1

从y[0]读取违反严格别名规则。您使用类型为long long的左值来读取有效类型long的对象。

假设你省略了那条线;下一个麻烦的部分是memset(x,0,16);。 This answer认为memset不会更新有效类型。标准尚不清楚。

假设memset保持有效类型不变;下一期是阅读bar->a。

C标准也不清楚。有人说bar->a暗示(*bar).a，这是严格的别名违规，因为我们没有先将bar对象写入该位置。

其他人（包括我）说它很好：用于访问的唯一左值是bar->a;这是long long类型的左值，它访问有效类型为long long的对象（由y[0] = 2;写入的对象）。

有一个C2X工作组致力于改进严格别名的规范，以澄清这些问题。

Answer 2

我可以重命名指向其他数据类型的指针，只要大小合适吗？

您可以将¹重新转换为与您分配的内存一样大的任何数据类型。但是，您必须根据6.5p6

更改值以更改所有涂层对象的有效类型

我可以在写作之前阅读吗？如果没有，我可以在写完后阅读吗？

没有。除非另有指定（否则为calloc）²，否则内存中的值是不确定的。它可能包含陷阱值。为了将值重新解释为另一种类型的强制转换是UB，违反严格别名（6.5p7）

我可以使用小于分配内存的结构吗？

是的，但那是浪费。

¹您需要先转换为void*。否则，您将从编译器获得有关不兼容指针类型的合理投诉 ²即使这样，某些类型也可能陷入完全0位模式，因此它取决于。

Answer 3

大多数编译器都提供一种模式，在这种模式下，指针的读取和写入将按照执行的顺序作用于底层存储，而不管涉及的数据类型如何。标准不要求编译器提供这样的模式，但据我所知，所有质量编译器都这样做。

根据他们公布的理由，标准的作者在语言中添加了别名限制，其目的是避免编译器在给定代码时做出悲观的别名假设：

float f;
float test(int *p)
{
  f=1.0f;
  *p = 2;
  return f;
}

请注意，在基本原理中给出的示例[非常类似于上述]，即使通过指针f修改p使用的存储是合法的，也是一个合理的人看着代码没有理由认为这样的事情可能会发生。另一方面，许多编译器编写者认识到如果给出类似的东西：

float f;
float test(float *p)
{
  f=1.0f;
  *(int*)p = 2;
  return f;
}

人们必须刻意地认为代码不太可能修改float使用的存储，因此没有理由认为质量编译器不应该将写入视为{{1作为对*(int*)p的潜在写入。

不幸的是，在这几年中，编译器编写者越来越积极地使用基于类型的别名“优化”，有时会以明显无可否认的方式超出标准允许的范围。除非程序永远不需要在不同时间以不同类型访问任何存储，否则我建议在支持它的编译器上使用float选项。否则，可能有一个符合标准的代码并且今天可以运行，但是在未来版本的编译器中失败了，它的“优化”变得更加激进。

PS - 在某些情况下，禁用基于类型的别名可能会影响代码的性能，但正确使用-fno-strict-aliasing - 合格的变量和参数应该可以避免悲观别名假设的成本。稍微小心一点，使用这些限定符可以实现与积极混叠相同的优化，但更安全。

我可以用分配的内存做我想做的事

3 个答案: