Question

考虑以下代码：

void f(char * ptr)
{
    auto int_ptr = reinterpret_cast<int*>(ptr); // <---- line of interest 
    // use int_ptr ... 
}

void example_1()
{
    int i = 10;    
    f(reinterpret_cast<char*>(&i));
}

void example_2()
{
    alignas(alignof(int)) char storage[sizeof(int)];
    new (&storage) int;
    f(storage);
}

感兴趣的行（来自example_1的呼叫）

问题1：在调用端，char指针别名我们的整数指针。这是有效的。但是将其转换回int是否也有效？我们知道int在其生存期内，但是考虑到该函数是在另一个翻译单元中定义的（未启用链接时间优化），并且上下文未知。然后，编译器看到的是：一个int指针想要为char指针加上别名，这违反了严格的别名规则。可以吗？

第二季度：考虑到不允许。我们在C ++ 17中得到了std :: launder。它是一种指针优化屏障，主要用于访问对象，该对象已在其他类型的对象的存储中或在涉及const成员时进行了新的放置。我们可以使用它为编译器提供提示并防止未定义的行为吗？

感兴趣的线路（来自example_2的呼叫）

第3季度：在这里应该需要std :: launder，因为这是第2季度中描述的std :: launder用例，对吧？

auto int_ptr = std::launder(reinterpret_cast<int*>(ptr));

但是再考虑一下f是在另一个翻译单元中定义的。编译器如何知道我们在调用端发生的新放置？编译器（仅看到函数f）如何区分example_1和example_2？还是上述所有都是假设性的，因为严格的别名规则只会排除所有内容（记住char *到int *不允许），并且编译器可以执行他想要的操作？

后续问题：

问题4：如果由于别名规则导致上述所有代码都不正确，请考虑更改函数f以使用空指针：

void f(void* ptr)
{
    auto int_ptr = reinterpret_cast<int*>(ptr); 
    // use int_ptr ... 
}

那么我们就没有别名问题，但是std::launder仍然有example_2的情况。我们是否更改了调用方并将我们的example_2函数重写为：

void example_2()
{
    alignas(alignof(int)) char storage[sizeof(int)];
    new (&storage) int;
    f(std::launder(storage));
}

或者功能std::launder中的f是否足够？

Answer 1

严格的别名规则是对实际用于访问对象的glvalue类型的限制。对于该规则而言，所有重要的事情是：a）对象的实际类型，以及b）用于访问的glvalue的类型。

只要指针保留指针值，中间经过的转换就无关紧要。（这是双向的；就此而言，进行任何巧妙的强制转换或洗钱都无法解决严格的混叠违规问题。）

只要f实际上指向类型为ptr的对象，

int就有效，假设它是通过int_ptr访问该对象而无需进一步转换的。

example_1按书面规定有效； reinterpret_cast不会更改指针值。

example_2无效，因为它为f提供了一个指针，该指针实际上并未指向int对象（它指向{{ 1}}数组）。参见Is there a (semantic) difference between the return value of placement new and the casted value of its operand?

Answer 2

在函数 f() 中不需要 std::launder。尽可能通用，函数 f() 可以与任何指针一起使用：脏（需要清洗）或不。它只在呼叫方知道，所以你必须使用这样的东西：

void example_2()
{
    alignas(alignof(int)) char storage[sizeof(int)];
    new (&storage) int;        // char[] has gone, now int there
    f(std::launder(reinterpret_cast<int*>(storage)));  // assiming f(void* p)
}

而 f() 本身又是另一回事。正如您提到的，请考虑将 f() 放在共享库中，因此根本没有任何上下文假设。

std ::洗钱和严格的别名规则

2 个答案: