c++ - 这是严格的别名违规吗？任何类型指针都可以作为字符指针的别名吗？

Question

我仍在努力理解严格别名允许和不允许的内容。这个具体的例子是否违反了严格的别名规则？如果不是，为什么？是因为我将新的不同类型放入 char* 缓冲区吗？

template <typename T>
struct Foo
{
    struct ControlBlock { unsigned long long numReferences; };
    Foo()
    {
        char* buffer = new char[sizeof(T) + sizeof(ControlBlock)];
        // Construct control block
        new (buffer) ControlBlock{};
        // Construct the T after the control block
        this->ptr = buffer + sizeof(ControlBlock);
        new (this->ptr) T{};
    }
    char* ptr;

    T* get() { 
        // Here I cast the char* to T*.
        // Is this OK because T* can alias char* or because
        // I placement newed a T at char*
        return (T*)ptr;
    }
};

对于记录，void* 可以为任何其他类型的指针取别名，而任何类型指针都可以为 void* 取别名。 char* 可以为任何类型的指针设置别名，但反之是否正确？假设对齐是正确的，任何类型都可以为 char* 别名吗？那么允许以下内容吗？

char* buffer = (char*)malloc(16);
float* pFloat = buffer;
*pFloat = 6; // Can any type pointer alias a char pointer?
// If the above is illegal, then how about:
new (pFloat) float; // Placement new construct a float at pointer
*pFloat = 7; // What about now?

一旦我将 char* 缓冲区指针分配给新分配，为了将其用作浮点缓冲区，我是否需要循环遍历并在每个位置放置新的浮点数？如果我没有首先将分配分配给 char*，而是首先分配给 float*，我将能够立即将其用作浮点缓冲区，对吗？

Answer 1

Is this strict aliasing violation?

是的。

Can any type pointer alias a char pointer?

不。
您可以清洗指针:

T* get() { 
    return std::launder(reinterpret_cast<T*>(ptr)); // OK
}

或者，您可以存储新的展示位置结果:

Foo()
{
    ...
    this->ptr = new (buffer + sizeof(ControlBlock)) T{};
}
T* ptr;

T* get() { 
    return ptr; // OK
}

do I need to loop through and placement new a float at each place

不自议 P0593R6被语言接受(C++20)。在此之前，标准要求放置新。您不必自己编写该循环，因为标准库中有用于该循环的函数模板: std::uninitialized_fill_n , uninitialized_default_construct_n等等。此外，您可以放心，一个体面的优化器会将此类循环编译为零指令。

constexpr std::size_t N = 4;
float* pFloat = static_cast<float*>(malloc(N * sizeof(float)));

// OK since P0593R6, C++20
pFloat[0] = 6;

// OK prior to P0593R6, C++20 (to the extent it can be OK)
std::uninitialized_default_construct_n(pFloat, N);
pFloat[0] = 7;

// don't forget
free(pFloat);

附言不要使用 std::malloc在 C++ 中，除非您需要它来与需要它的 C API 交互(即使在 C 中这也是很少见的要求)。我还建议不要重复使用 new char[]缓冲，因为它对于演示的目的是不必要的。相反，使用 operator ::new它在不创建对象(甚至是微不足道的对象)的情况下分配存储。或者甚至更好，因为您已经有一个模板，让模板的用户提供他们自己的分配器，使您的模板更普遍有用。