通过指向 int 的指针对 char 数组进行别名是否合法？

Question

我知道标准中明确允许以下内容：

int n = 0;
char *ptr = (char *) &n;
cout << *ptr;

这个怎么样？

alignas(int) char storage[sizeof(int)];
int *ptr = (int *) &storage[0];
*ptr = 0;
cout << *ptr;

本质上，我问的是别名规则是否允许通过指向另一种类型的指针访问一系列字符。如果可能的话，我想参考标准中指明一种或另一种方式的部分。

标准的某些部分让我感到矛盾； (3.10.10) 似乎表明假设storage 的动态类型不是int，这将是未定义的行为。然而，动态类型的定义我并不清楚，std::aligned_storage 的存在会让我相信这是可能的。

Answer 1

代码int *ptr = (int *) &storage[0]; *ptr = 0; 违反严格的别名规则（C++14 [basic.lval]/10）导致未定义的行为

被访问的对象的类型为char，但用于访问的glvalue的类型为int。

char 的“对象的动态类型”仍然是 char。 （dynamic type 仅在派生类的情况下与静态类型不同）。 C++ 也没有任何等效于 C 的“有效类型”，它允许通过在 malloc 空间中使用赋值运算符来“创建”类型化对象。

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关于std::aligned_storage的正确使用，你应该使用placement-new在存储中创建一个对象。使用placement-new 被认为结束char（或其他）对象的生命周期，并创建一个指定类型的新对象（动态存储持续时间），重复使用相同的存储。这样就不会有严格的混叠违规。

你可以对 char 数组做同样的事情，例如：

alignas(int) char storage[sizeof(int)];
int *ptr = new(storage) int;
*ptr = 0;
cout << *ptr;

请注意，内置类型 int 不需要伪析构函数调用或 delete。如果使用具有非平凡初始化的类类型，则需要这样做。 Link to further reading

Answer 2

union 构造在这里可能很有用。

union 类似于struct，只是union 的所有元素都占用相同 的存储区域。

换句话说，它们是“查看同一事物的不同方式”，就像 FORTRAN 的 EQUIVALENCE 声明一样。因此，例如：

union {
  int   foo;
  float bar;
  char  bletch[8];
}

提供三种完全不同的方式来考虑相同的存储区域。 （union 的 storage-size 是其最长组件的大小。）foo、bar 和 bletch 都是 same storage 的同义词。

union 经常与 typedef 一起使用，如 StackOverflow 文章中所述：C: typedef union。

Answer 3

*ptr = 0;

写入一个 int，所以它是对 int 的访问，具有 int 类型的左值，所以这部分代码是可以的。

强制转换在道德上是好的，但 C/C++ 标准文本没有清楚地描述强制转换、指针或任何基本内容。