C++11 中的严格别名规则

Question

我在我的 C++11 代码中使用了以下 C 结构（代码来自 PostGis 的 liblwgeom，但这不是问题的核心）。代码使用 g++-4.8 使用以下选项编译：

-std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic-errors -pedantic -Werror

并且我在编译期间没有收到任何错误（或警告）（我应该收到任何错误吗？）

问题

在接受LWGEOM 并且不修改void *data; 成员的函数中使用LWPOLY（实际上是LWGEOM*）是安全的。我知道这是穷人的遗产，但这是我需要处理的。

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多边形：

typedef struct
{
        uint8_t type; /* POLYGONTYPE */
        uint8_t flags;
        GBOX *bbox;
        int32_t srid;
        int nrings;   /* how many rings we are currently storing */
        int maxrings; /* how many rings we have space for in **rings */
        POINTARRAY **rings; /* list of rings (list of points) */
}
LWPOLY; /* "light-weight polygon" */

LWGEOM：

typedef struct
{
        uint8_t type;
        uint8_t flags;
        GBOX *bbox;
        int32_t srid;
        void *data;
}
LWGEOM;

点阵：

typedef struct
{
        /* Array of POINT 2D, 3D or 4D, possibly missaligned. */
        uint8_t *serialized_pointlist;

        /* Use FLAGS_* macros to handle */
        uint8_t  flags;

        int npoints;   /* how many points we are currently storing */
        int maxpoints; /* how many points we have space for in serialized_pointlist */
}
POINTARRAY;

GBOX：

typedef struct
{
        uint8_t flags;
        double xmin;
        double xmax;
        double ymin;
        double ymax;
        double zmin;
        double zmax;
        double mmin;
        double mmax;
} GBOX;

当我做类似的事情时，我是否违反了严格的别名规则？

const LWGEOM* lwgeom;
...
const LWPOLY* lwpoly = reinterpret_cast<const LWPOLY*>(lwgeom);

我知道 PostGis 中的类型是专门设计为“兼容”的，但是我想知道这样做是否违反了标准。

另外，我注意到 PostGis 编译时默认禁用严格别名（至少版本 2.1.5）。

解决方案

我的同事帮助我对其进行了调查，似乎答案是否定的，它不违反严格的别名，但仅在我们访问与 LWPOLY 的类型相同且布局在结构连续。原因如下（引用标准）：

3.10.10 表示您可以通过指向“聚合或联合”的指针访问成员。

8.5.1 定义聚合（C 结构是聚合）： 聚合是一个数组或一个类（第 9 条），没有用户提供的构造函数（12.1），没有私有或 受保护的非静态数据成员（第 11 条），无基类（第 10 条），无虚函数（10.3）。

9.2.19 表示指向结构的指针与指向标准布局类的第一个成员的指针相同（C 结构是标准布局）。

这是否是一种安全的编码方式是另一个问题。

Answer 1

是的，它违反了严格的别名规则。 LWGEOM 和 LWPOLY 是不相关的类型，int 和 void* 也是如此。因此，例如，对lwgeom->data 的修改可能无法通过lwpoly->nrings 读取，反之亦然。

我用 GCC4.9 验证了这一点。我的代码如下：

#include <cinttypes>
#include <iostream>

using namespace std;

typedef struct {
        uint8_t type; /* POLYGONTYPE */
        uint8_t flags;
        int32_t srid;
        int nrings;   /* how many rings we are currently storing */
} LWPOLY; /* "light-weight polygon" */

typedef struct {
        uint8_t type;
        uint8_t flags;
        int32_t srid;
        void *data;
} LWGEOM;

void f(LWGEOM* pgeom, LWPOLY* ppoly) {
    ppoly->nrings = 7;
    pgeom->data = 0;
    std::cout << ppoly->nrings << '\n';
}

int main() {
    LWGEOM geom = {};
    LWGEOM* pgeom = &geom;
    LWPOLY* ppoly = (LWPOLY*)pgeom;
    f(pgeom, ppoly);
}

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