将 POD 结构的数组作为其单个成员的数组访问是否违反了严格的别名？

Question

我有用于访问不相关数据存储（即句柄）中的数据的整数值。我选择将整数包装在一个结构中，以便拥有强类型对象，这样不同的整数就不会混淆。它们是而且必须是 POD。这就是我正在使用的：

struct Mesh {
    int handle;
};
struct Texture {
    int handle;
};

我有这些句柄的数组，例如：Texture* textureHandles;。

有时我需要将一组句柄作为int* 传递给代码的更通用部分。现在我正在使用：

int* handles = &textureHandles->handle;

它本质上接受一个指向结构的第一个元素的指针并将其解释为一个数组。

我的问题基本上是这是否合法，或者它是否违反了严格的别名来操纵 int* handles 和 Texture* textureHandles 指向同一内存。我认为应该允许这样做，因为在这两种情况下都以相同的方式访问底层类型 (int)。我的保留与我通过获取一个结构内成员的地址来访问多个结构这一事实有关。

作为我第一个问题的延伸，以下可以吗？

int* handles = reinterpret_cast<int*>(textureHandles);

Answer 1

reinterpret_cast<int*>(textureHandles) 绝对和&textureHandles->handle 一样好。标准中有一个特殊的例外，甚至从 C 继承而来，它表示一个指向标准布局结构的指针，经过适当转换，指向该结构的初始成员，反之亦然。

使用它来修改句柄也可以。它不违反别名规则，因为您使用int 类型的左值来修改int 类型的子对象。

增加结果指针，并使用它来访问Texture 对象数组中的其他元素，但有点不确定。 Jerry Coffin 已经指出sizeof(Texture) > sizeof(int) 是可能的。但是，即使sizeof(Texture) == sizeof(int)，指针算法也只为指向数组的指针定义（其中任意对象可能被视为长度为 1 的数组）。您在任何地方都没有 int 的数组，所以添加只是未定义的。

Answer 2

不，这不能保证有效。特别是，允许​​编译器在结构的任何元素之后插入填充，但不允许在数组元素之间插入填充。

也就是说，结构只有一个元素（类型为int，或至少与long 一样大的元素），大多数编译器不会插入任何填充的可能性很大，所以你的作为一般规则，当前使用可能相当安全。

Answer 3

肯定违反了严格的别名，如果函数可以访问 通过int* 和Mesh* 或Texture* 的数组，您可以 很好地遇到了问题（尽管可能只有在它修改了 以某种方式排列）。

根据你对问题的描述，我不认为规则 严格的混叠确实是您所关心的。真正的问题 是编译器是否可以向不是的结构添加填充 存在于int，因此sizeof( Mesh ) > sizeof( int )。和 虽然答案是肯定的，但我无法想象一个编译器会 至少在今天这样做，并且至少使用 int 或更大的类型 struct。 （一个词寻址的机器可能会添加填充到 struct 仅包含 char。）

真正的问题可能更多的是通用代码是否是 遗产，不能改变，也不能改变。否则，显而易见的解决方案 是创建一个通用句柄类型：

struct Handle
{
    int handle;
};

然后要么从中派生你的类型，要么使用reinterpret_cast 正如你所提议的。有（或至少有）保证允许 通过指向不同的指针访问struct 的成员 struct，只要成员和所有前面的成员都是相同的。 这就是您在 C 中模拟继承的方式。即使保证 已被删除——这是它出现在 C++ 中的唯一原因 是出于 C 兼容性的原因——没有编译器敢违反 考虑到依赖它的现有软件的数量。 （这 例如 Python 的实现。几乎所有的 Python 插件，包括那些用 C++ 编写的。）