此宏是否违反严格别名规则？

Question

我正在修复一些不是我写的代码，所以我发现了这个：

#define get_u_int16_t(X,O)  (*(u_int16_t *)(((u_int8_t *)X) + O))

如果违反了规则，我该如何更改它以保持规则？

宏是这样调用的：

if(get_u_int16_t(packet->payload, i) == ...) { ... }

其中 payload 是 const unsigned char *，i 是 unsigned int 。

情况是：

struct orig {
   [...]
   struct pkt packet;
}*;

struct pkt {
   [...]
   const u_int8_t *payload;
 }*;

这样调用：

struct orig * flow;
struct pkt * packet = &flow->packet;

有效载荷是一个字符串

i 以 0 的值开头，它位于有效载荷长度的循环 for 内（u_int16_t len）：

for(i = 0; i < len; i++) {
   if(get_u_int16_t(packet->payload, a) == /*value*/) {
   // do stuff
}

Answer 1

宏本身不违反严格的别名规则；这取决于你如何使用它。如果您只使用它来读取类型为u_int16_t 或兼容类型的现有对象，那么它很好；另一方面，如果您使用它来阅读例如64 位整数或浮点对象的一部分，那么这将是一个严格的别名违规，以及（可能）一个对齐违规。

与往常一样，您可以使用memcpy 使代码安全：

inline u_int16_t read_u_int16_t(const void *p) {
    u_int16_t val;
    memcpy(&val, p, sizeof(val));
    return val;
}
#define get_u_int16_t(X,O)  (read_u_int16_t(((u_int8_t *)X) + O))

正如@2501 指出的，如果u_int8_t 不是字符类型，这可能是无效的，所以你应该只使用char * 进行指针运算：

#define get_u_int16_t(X,O)  (read_u_int16_t(((char *)X) + O))

Answer 2

有两种方法可以编写您感兴趣的类型的代码：

1. 使用“unsigned char*”类型的指针来访问任何东西，从多个字节中组装值，并容忍性能损失。

2. 如果您知道指针对齐不会成为问题，请使用不会在语义上破坏它的 C 方言。如果使用-fno-strict-aliasing 调用，GCC 可以实现这样的方言，但由于 gcc 无法在不阻止有用且合理的优化的情况下阻止钝的“优化”，因此从这样的方言中获得良好的性能可能需要学习如何使用 restrict。

有些人会认为方法 #1 更好，对于许多 PC 端编程目的，我倾向于同意。然而，对于嵌入式软件，我建议远离 gcc 的默认方言，因为不能保证 gcc 今天认为定义的行为明天仍然如此。我不确定 gcc 的作者从哪里得到的概念，即标准的作者试图指定质量微处理器实现应该支持的所有形式的别名，而不是为没有类型的平台建立最低基线“unsigned char”以外的双关语会很有用。