c - 违反 C 中的严格别名，即使没有任何转换？

Question

*i 和 u.i 如何在此代码中打印不同的数字，即使 i 被定义为 int *i = &u.i;?我只能假设我在这里触发了 UB，但我看不出具体情况。

( 如果我选择“C”作为语言，ideone demo 会复制。但正如@2501 指出的那样，如果“C99 strict”是语言，则不会复制。但是话又说回来，我遇到了 gcc-5.3 的问题.0 -std=c99!)

// gcc       -fstrict-aliasing -std=c99   -O2
union
{   
    int i;
    short s;
} u;

int     * i = &u.i;
short   * s = &u.s;

int main()
{   
    *i  = 2;
    *s  = 100;

    printf(" *i = %d\n",  *i); // prints 2
    printf("u.i = %d\n", u.i); // prints 100

    return 0;
}

(gcc 5.3.0，带有 -fstrict-aliasing -std=c99 -O2，也带有 -std=c11)

我的理论是 100 是“正确”答案，因为通过 short-lvalue *s 写入 union 成员是这样定义的(对于这个平台/字节顺序/无论什么)。但我认为优化器没有意识到写入 *s 可以别名 u.i，因此它认为 *i=2; 是唯一可以影响 *i 的行。这是一个合理的理论吗？

如果*s可以作为u.i的别名，而u.i可以作为*i的别名，那么编译器肯定应该认为 *s 可以作为 *i 的别名？别名不应该是“可传递的”吗？

最后，我一直认为严格别名问题是由错误的转换引起的。但是这里没有类型转换!

(我的背景是 C++，我希望我在这里问一个关于 C 的合理问题。我的(有限的)理解是，在 C99 中，通过一个 union 成员编写然后通过另一个成员读取是可以接受的不同类型。)

Answer 1

差异是由 -fstrict-aliasing 优化选项发出的。 GCC documentation 中描述了它的行为和可能的陷阱。 :

Pay special attention to code like this:

      union a_union {
        int i;
        double d;
      };

      int f() {
        union a_union t;
        t.d = 3.0;
        return t.i;
      }

The practice of reading from a different union member than the one most recently written to (called “type-punning”) is common. Even with -fstrict-aliasing, type-punning is allowed, provided the memory is accessed through the union type. So, the code above works as expected. See Structures unions enumerations and bit-fields implementation. However, this code might not:

      int f() {
        union a_union t;
        int* ip;
        t.d = 3.0;
        ip = &t.i;
        return *ip;
      }

请注意，完全允许符合规范的实现利用此优化，因为第二个代码示例展示了 undefined behaviour .参见 Olaf's和其他人的答案以供引用。