Question

这些代码中有哪些代码具有UB（具体而言，违反了严格的别名规则）？

void a() {
    std::vector<char> v(sizeof(float));
    float *f = reinterpret_cast<float *>(v.data());
    *f = 42;
}

void b() {
    char *a = new char[sizeof(float)];
    float *f = reinterpret_cast<float *>(a);
    *f = 42;
}

void c() {
    char *a = new char[sizeof(float)];
    float *f = new(a) float;
    *f = 42;
}

void d() {
    char *a = (char*)malloc(sizeof(float));
    float *f = reinterpret_cast<float *>(a);
    *f = 42;
}

void e() {
    char *a = (char*)operator new(sizeof(float));
    float *f = reinterpret_cast<float *>(a);
    *f = 42;
}

我问这个，因为this问题。

我认为，d没有UB（否则malloc在C ++中无用）。因此，b，c＆amp; e也没有。我错了吗？也许b是UB，但c不是？

Answer 1

序言：存储和对象是C ++中的不同概念。存储指的是内存空间，对象是具有生命周期的实体，可以在一个存储空间内创建和销毁。随着时间的推移，存储可以重新用于托管多个对象。所有对象都需要存储，但可以存储没有对象的存储。

c 是正确的。 Placement-new是在存储中创建对象的有效方法之一（C ++ 14 [intro.object] / 1），即使该存储中存在预先存在的对象。重新使用存储会隐藏地破坏旧对象，只要它们没有非平凡的析构函数（[basic.life] / 4），这就完全没问题了。 new(a) float;在现有存储（[expr.new] / 1）中创建类型为float的对象和动态存储持续时间。

在当前对象模型规则中省略了

d 和 e ：通过glvalue表达式访问内存的效果仅在表达式引用对象时定义;而不是当表达式引用不包含任何对象的存储时。（注意：请不要对现有定义明显不足提出非建设性意见。）

这并不意味着“malloc无用”; malloc和operator new的效果是获取存储空间。然后，您可以在存储中创建对象并使用这些对象。事实上，这正是标准分配器和new表达式的工作方式。

a 和 b 是严格的别名冲突：类型float的glvalue用于访问不兼容类型char的对象。（[basic.lval] / 10）

There is a proposal会使所有案例定义明确（除了下面提到的 a 的对齐）：根据此提案，使用*f隐式创建对象在该位置的那种类型，有一些警告。

注意： b 到 e 的情况下没有对齐问题，因为new-expression和::operator new可以保证正确分配存储空间type（[new.delete.single] / 1）。

但是，在std::vector<char>的情况下，即使标准指定调用::operator new来获取存储，标准也不要求将第一个向量元素放在第一个字节中存储;例如向量可以决定在前面分配3个额外字节，并将其用于某些簿记。

Answer 2

尽管OP和我之间的讨论产生了这个问题，但我仍然会在这里解释。

我认为c()的所有这些保存都包含标准正式定义的严格别名冲突。

我的基础是standard

的第1.8.1节

...对象由定义（3.1），new-expression（5.3.4）创建或者在需要时通过实施（12.2）。 ...

reinterpret_cast<>记忆不属于任何一种情况。

Answer 3

来自cppreference：

键入别名

每当尝试读取或修改存储的值时   DynamicType类型的对象，通过类型为AliasedType的glvalue，   除非满足以下条件之一，否则行为是未定义的：


AliasedType和DynamicType相似。

AliasedType是DynamicType的（可能是cv限定的）有符号或无符号变体。

AliasedType是std :: byte，（自C ++ 17开始）char或unsigned char：这允许检查任何对象的对象表示为   一个字节数组。


非正式地，如果在剥离cv资格后，两种类型是相似的   每个级别（但不包括函数类型中的任何内容），它们是相同的   类型。

例如：[...一些例子......]

另外cppreference：

glvalue是一个表达式，其评估决定了它的身份对象，位域或函数;

除了（c）之外，以上所有例子都是相关的。类型既不相似也不签名/无符号变体。此外，number start end 0 3 4 0 7 8 1 1 2 1 5 5 2 6 6（您投射的类型）既不是AliasedType，char或unsigned char。因此，所有这些（但是c）都表现出不确定的行为。

免责声明：首先，cppreference不是官方参考，但只有标准是。其次，不幸的是，如果我对cppreference上读到的内容的解释是正确的，我甚至不能100％肯定。

使用new char []或malloc的结果来表示浮动*是UB（严格别名冲突）吗？

3 个答案: