第二reinterpret_cast和严格的混叠

Second reinterpret_cast and strict aliasing

本文关键字：reinterpret cast 第二      更新时间：2023-10-16

这是严格混叠冲突的典型示例：

std::uint32_t foo(float* f, std::uint32_t* i) {
*i = 1;
*f = 2;
return *i;
}
int main() {
std::uint32_t i = 3;
foo(reinterpret_cast<float*>(&i), &i);
}

但是假设我们添加第二个reinterpret_cast：

static_assert(alignof(float) == alignof(std::uint32_t));
std::uint32_t foo(float* f, std::uint32_t* i) {
*i = 1;
*reinterpret_cast<std::uint32_t*>(f) = 2;
return *i;
}
int main() {
std::uint32_t i = 3;
std::uint32_t j = foo(reinterpret_cast<float*>(&i), &i);
assert(j == 2);
}

此代码是否正确(不调用未定义的行为(？

标准[expr.reinterpret.cast]如下：

注： 将类型为"指向T1的指针"的 prvalue 转换为"指向T2的指针"类型(其中T1和T2是对象类型，其中T2的对齐要求不比T1的对齐要求严格(并转换回其原始类型，将生成原始指针值。

我们使用std::uint32_t*类型的原始指针值来访问std::uint32_t类型的左值。

当优化打开时，GCC 和 Clang 都会生成正确的汇编代码：

foo(float*, unsigned int*):
mov     dword ptr [rsi], 1
mov     dword ptr [rdi], 2
mov     eax, dword ptr [rsi]
ret

以下是相应的规范性文本，expr.static_cast/13：

类型为"指向 cv1 void 的指针"的 prvalue 可以转换为类型为"指向 cv2 T 的指针"的 prvalue，其中 T 是对象类型，cv2 与 cv1 具有相同的 cv 限定条件，或比 cv1 具有更高的 cv 限定条件。如果原始指针值表示内存中某个字节的地址 A，而 A 不满足 T 的对齐要求，则未指定生成的指针值。否则，如果原始指针值指向对象 a，并且存在类型为 T(忽略 cv-限定(的对象 b，该对象可与 a 进行指针互转换，则结果是指向 b 的指针。否则，指针值在转换时保持不变。

(这段文字是相关的，因为在这种情况下，reinterpret_cast<T*>的结果是static_cast<T *>(static_cast<void *>(...))(

因此，如果满足对齐要求，则所有转换(uint32_t->float和float->uint32_t(都不会更改指针值。您可以访问该对象作为其类型。这里没有UB。

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