c - 使用 uint16_t* 访问 uint32_t 数组会导致未定义的行为吗？

Question

我有以下表面上很简单的 C 程序:

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

uint16_t
foo(uint16_t *arr)
{
  unsigned int i;
  uint16_t sum = 0;

  for (i = 0; i < 4; i++) {
    sum += *arr;
    arr++;
  }

  return sum;
}

int main()
{
  uint32_t arr[] = {5, 6, 7, 8};
  printf("sum: %x\n", foo((uint16_t*)arr));

  return 0;
}

我们的想法是迭代一个数组并将它的 16 位字相加，忽略溢出。当使用 gcc 在 x86-64 上编译此代码且未进行优化时，我得到的结果似乎是 0xb (11) 的正确结果，因为它对前 4 个 16 位字(包括 5 和 6)求和:

$ gcc -O0 -o castit castit.c
$ ./castit
sum: b
$ ./castit
sum: b
$

有了优化就另当别论了:

$ gcc -O2 -o castit castit.c
$ ./castit
sum: 5577
$ ./castit
sum: c576
$ ./castit
sum: 1de6

程序为总和生成不确定的值。

我假设它现在不是编译器错误，这会让我相信程序中存在一些未定义的行为，但我无法指出会导致它的具体原因。

请注意，当函数 foo 被编译为单独链接的模块时，问题就不会出现。

Answer 1

你正在破坏 strict aliasing rule ，这确实是 UB。那是因为你通过不同类型的指针为 uint32_t 的数组 arr 别名，即 uint16_t 在将它传递给 foo(uint16_t* )。

唯一可用于别名其他类型的指针类型是 char*。

关于该主题的一些额外阅读 Material :http://dbp-consulting.com/tutorials/StrictAliasing.html