Question

朱（Howard Chu）writes：

在最新的C规范中，不可能编写malloc或memcpy的“合法”实现。

这是对的吗？我的印象是，在过去，该标准（至少）的意图是可以实现以下目的：

void * memcpy(void * restrict destination, const void * restrict source, size_t nbytes)
{
    size_t i;
    unsigned char *dst = (unsigned char *) destination;
    const unsigned char *src = (const unsigned char *) source;

    for (i = 0; i < nbytes; i++)
        dst[i] = src[i];
    return destination;
}

这里违反了最新C标准的哪些规则？还是memcpy的规范的哪一部分没有被该代码正确实现？

Answer 1

对于malloc函数，第6.5§6段清楚地表明，不可能编写一致且可移植的C实现：

访问其存储值的对象的有效类型是已声明的对象类型。对象，如果有的话^（87） ...

（非规范性）注释87说：

已分配的对象没有声明的类型。

声明没有声明类型的对象的唯一方法是...通过分配函数返回该对象！因此，在分配函数内部，您必须具有某物，这是标准所不允许的，以设置没有声明类型的内存区域。

在常见的实现中，标准库malloc和free实际上是在C中实现的，但是系统对此有所了解，并假设malloc中提供的字符数组没有声明的类型。句号。

但是同一段的其余部分说明，编写memcpy实现并没有真正的问题（强调我的想法）：

...如果通过一个值将值存储到没有声明类型的对象中具有非字符类型的左值，则左值的类型变为该访问和不修改的后续访问的对象的有效类型储值。如果将值复制到没有声明类型的对象中，则使用 memcpy或memmove或复制为字符类型数组，然后是有效类型修改后的对象的访问权限以及不修改 value是从中复制值的对象的有效类型（如果有）。对于对没有声明类型的对象的所有其他访问，则该对象的有效类型为只是用于访问的左值的类型。

假设您将对象复制为字符类型的数组，这是严格的别名规则所允许的特殊访问，实现memcpy不会出现问题，并且您的代码是可能且有效的实现。 / p>

恕我直言，霍华德·朱（Howard Chu）的咆哮与旧商品memcpy的用法有关，该用法不再有效（假设sizeof(float) == sizeof(int)）：

float f = 1.0;
int i;
memcpy(&i, &f, sizeof(int));         // valid: copy at byte level, but the value of i is undefined
print("Repr of %f is %x\n", i, i);   // UB: i cannot be accessed as a float

Answer 2

TL; DR
只要memcpy基于幼稚的逐个字符复制，就可以了。

尚未进行优化，无法移动可在单个指令中复制的最大对齐类型大小的块。后者是标准lib实现的方式。

所涉及的是这种情况：

void* my_int = malloc(sizeof *my_int);
int another_int = 1;

my_memcpy(my_int, &another_int, sizeof(int));

printf("%d", *(int*)my_int); // well-defined or strict aliasing violation?

说明：

指向我的my_int的数据没有有效的类型。
当我们将数据复制到my_int位置时，可能会担心由于unsigned char使用的是强制有效类型变为my_memcpy。
然后，当我们通过int*读取该内存位置时。我们会违反严格的别名吗？

但是，这里的键是C17 6.5 / 6中指定的有效类型规则中的一个特殊例外，重点是我的：

如果将值复制到没有声明类型的对象，请使用 memcpy 或memmove，或复制为字符类型数组，然后修改对象的有效类型访问和后续访问，这些访问不会修改值是从中复制值的对象的有效类型（如果有）。

由于我们确实将数组复制为字符类型，因此my_int指向的有效类型将成为复制值的对象another_int的有效类型。

所以一切都很好。

此外，您restrict对参数进行了限定，因此就不必像真实的memcpy那样两个指针是否可能互为别名。

值得注意的是，在C99，C11和C17中，此规则保持不变。有人可能会说这是编译器供应商滥用的非常糟糕的规则，但这是另一回事。

在标准C中从头实现memcpy在技术上是不可能的吗？

2 个答案: