取消引用类型双关指针将破坏严格别名规则

Question

我有一个包含结构的无符号字符指针。现在我想做以下事情

unsigned char buffer[24];

//code to fill the buffer with the relevant information.

int len = ntohs((record_t*)buffer->len);

其中 record_t 结构包含一个名为 len 的字段。我无法这样做并且收到错误。

error: request for member ‘len’ in something not a structure or union.

然后我尝试了：

int len = ntohs(((record_t*)buffer)->len);

以使运算符优先级正确。这给了我warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules。

然后我声明了

record_t *rec = null;

rec = (record_t*)

我在这里做错了什么？

Answer 1

根据 C 和 C++ 标准，通过指向另一个类型的指针访问给定类型的变量是未定义的行为。示例：

int a;
float * p = (float*)&a;  // #1
float b = *p;            // #2

这里 #2 会导致未定义的行为。 #1 处的分配称为“类型双关语”。术语“别名”指的是几个不同的指针变量可能指向相同的数据——在这种情况下，p 为数据a 取别名。合法别名是优化的一个问题（这是 Fortran 在某些情况下性能优越的主要原因之一），但我们这里有一个完全的非法别名。

你的情况也不例外；您正在通过指向不同类型的指针（即不是 char * 的指针）访问 buffer 的数据。这是绝对不允许的。

结果是：你一开始就不应该在buffer 有数据。

但是如何解决呢？确保你有一个有效的指针！类型双关语有一个例外，即通过指向 char 的指针访问数据，这是允许的 。所以我们可以这样写：

record_t data;
record_t * p = &data;          // good pointer
char * buffer = (char*)&data;  // this is allowed!

return p->len;                 // access through correct pointer!

关键的区别在于我们将真实数据存储在正确类型的变量中，并且只有在分配了该变量之后，我们才会将该变量视为字符数组（这是允许的）。这里的寓意是字符数组总是排在第二位，真正的数据类型排在第一位。

Answer 2

您收到该警告是因为您通过让两个不同类型的指针指向同一位置来破坏严格别名。

解决这个问题的一种方法是使用联合：

union{
    unsigned char buffer[24];
    record_t record_part;
};

//code to fill the buffer with the relavent information.

int len = ntohs(record_part.len);

编辑：

严格来说，这并不比您的原始代码更安全，但它不违反严格别名。

Answer 3

你可以试试这个：

unsigned char buffer[sizeof(record_t)];
record_t rec;
int len;

// code to fill in buffer goes here...

memcpy(&rec, buffer, sizeof(rec));
len = ntohs(rec.len);

Answer 4

您可能设置了一个警告级别，其中包括严格的别名警告（它曾经不是默认的，但在某一时刻 gcc 翻转了默认）。尝试-Wno-strict-aliasing 或-fno-strict-aliasing -- 那么 gcc 不应该生成警告

一个相当好的解释（基于粗略的一瞥）是What is the strict aliasing rule?