调用一个 free() 包装器 : dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules

Question

我已经尝试阅读 SO 上具有类似标题的其他问题，但它们都太复杂了，我无法将解决方案(甚至解释)应用于我自己的问题，似乎具有更简单的性质。

在我的例子中，我有一个围绕 free() 的包装器它将指针设置为 NULL释放后:

void myfree(void **ptr)
{
    free(*ptr);
    *ptr = NULL;
}

在我正在做的项目中，它是这样调用的:

myfree((void **)&a);

这使得 gcc (OpenBSD 上的 4.2.1)如果我将优化级别提高到 -O3 会发出警告“取消引用类型双关指针将打破严格的别名规则”并添加 -Wall (不是别的)。

调用 myfree()以下方式不会使编译器发出该警告:

myfree((void *)&a);

所以我想知道我们是否应该改变我们调用 myfree() 的方式对此。

我相信我正在使用第一种调用方式调用未定义的行为 myfree() ，但我一直无法理解为什么。此外，在我有权访问的所有编译器( clang 和 gcc )上，在所有系统(OpenBSD、Mac OS X 和 Linux)上，这是唯一实际给我警告的编译器和系统(我知道发出警告是一个不错的选择)。

在调用 myfree() 之前、内部和之后打印指针的值，通过两种调用方式，给出了相同的结果(但如果它是未定义的行为，那可能没有任何意义):

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

void myfree(void **ptr)
{
    printf("(in myfree) ptr = %p\n", *ptr);
    free(*ptr);
    *ptr = NULL;
}

int main(void)
{
    int *a, *b;

    a = malloc(100 * sizeof *a);
    b = malloc(100 * sizeof *b);

    printf("(before myfree) a = %p\n", (void *)a);
    printf("(before myfree) b = %p\n", (void *)b);

    myfree((void **)&a);  /* line 21 */
    myfree((void *)&b);

    printf("(after myfree) a = %p\n", (void *)a);
    printf("(after myfree) b = %p\n", (void *)b);

    return EXIT_SUCCESS;
}

编译运行:

$ cc -O3 -Wall free-test.c
free-test.c: In function 'main':
free-test.c:21: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules

$ ./a.out
(before myfree) a = 0x15f8fcf1d600
(before myfree) b = 0x15f876b27200
(in myfree) ptr = 0x15f8fcf1d600
(in myfree) ptr = 0x15f876b27200
(after myfree) a = 0x0
(after myfree) b = 0x0

我想了解第一次调用 myfree() 有什么问题我想知道第二个电话是否正确。谢谢。

Answer 1

因为a是一个int*而不是一个void*，&a不能被转换成一个指针到 void*。 (假设 void* 比指向整数的指针更宽，这是 C 标准允许的。)因此，您的两个替代方案 -- myfree((void**)a) 和 myfree((void*)a) - 是正确的。 (转换为 void* 不是严格的别名问题。但它仍然会导致未定义的行为。)

更好的解决方案(恕我直言)是强制用户插入可见分配:

void* myfree(void* p) {
    free(p);
    return 0;
}

a = myfree(a);

用clang和gcc，可以用一个属性来指明必须使用my_free的返回值，这样如果忘记赋值，编译器就会警告你。或者您可以使用宏:

#define myfree(a) (a = myfree(a))