c++ - GCC 7，aligned_storage 和 "dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules"

Question

我编写的代码在 GCC 4.9、GCC 5 和 GCC 6 中没有警告。它在一些较旧的 GCC 7 实验快照(例如 7-20170409)中也没有警告。但在最近的快照(包括第一个 RC)中，它开始产生关于别名的警告。代码基本上可以归结为:

#include <type_traits>

std::aligned_storage<sizeof(int), alignof(int)>::type storage;

int main()
{
    *reinterpret_cast<int*>(&storage) = 42;
}

使用最新的 GCC 7 RC 编译:

$ g++ -Wall -O2 -c main.cpp
main.cpp: In function 'int main()':
main.cpp:7:34: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules [-Wstrict-aliasing]
  *reinterpret_cast<int*>(&storage) = 42;

(有趣的观察是禁用优化时不会产生警告)

使用 GCC 6 编译完全没有警告。

现在我想知道，上面的代码肯定有类型双关，这是毫无疑问的，但是 std::aligned_storage 不应该那样使用吗？

例如给出的示例代码here GCC 7 通常不会产生警告，但仅仅是因为:

• std::string 不受影响，
• std::aligned_storage 使用偏移量访问。

通过将 std::string 更改为 int，删除对 std::aligned_storage 的偏移访问并删除不相关的部分，您将得到:

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <string>

template<class T, std::size_t N>
class static_vector
{
    // properly aligned uninitialized storage for N T's
    typename std::aligned_storage<sizeof(T), alignof(T)>::type data[N];
    std::size_t m_size = 0;

public:

    // Access an object in aligned storage
    const T& operator[](std::size_t pos) const
    {
        return *reinterpret_cast<const T*>(data/*+pos*/); // <- note here, offset access disabled
    }
};

int main()
{
    static_vector<int, 10> v1;
    std::cout << v1[0] << '\n' << v1[1] << '\n';
}

这会产生完全相同的警告:

main.cpp: In instantiation of 'const T& static_vector<T, N>::operator[](std::size_t) const [with T = int; unsigned int N = 10; std::size_t = unsigned int]':
main.cpp:24:22:   required from here
main.cpp:17:16: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules [-Wstrict-aliasing]
         return *reinterpret_cast<const T*>(data/*+pos*/);
                ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

所以我的问题是 - 这是错误还是功能？

Answer 1

我无法回答是否真的存在由于别名导致的未定义行为的可能性，或者警告是否没有根据。我发现别名主题是一个相当复杂的雷区。

但是，我认为您的代码的以下变体消除了别名问题而没有任何开销(并且可能更具可读性)。

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <string>

template<class T, std::size_t N>
class static_vector
{
    // properly aligned uninitialized storage for N T's
    union storage_t_ {
        T item;
        typename std::aligned_storage<sizeof(T), alignof(T)>::type aligned_member;
    };
    storage_t_ data[N];

    std::size_t m_size = 0;

public:

    // Access an object in aligned storage
    const T& operator[](std::size_t pos) const
    {
        return data[0].item;
    }
};

int main()
{
    static_vector<int, 10> v1;
    std::cout << v1[0] << '\n' << v1[1] << '\n';
}

对于你的情况是否可以接受，我不能确定。