表达式中的严格别名

Question

假设我们有以下代码：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main()
{
    uint16_t a[] = { 1, 2, 3, 4 };
    const size_t n = sizeof(a) / sizeof(uint16_t);
    
    for (size_t i = 0; i < n; i++) {
        uint16_t *b = (uint16_t *) ((uint8_t *) a + i * sizeof(uint16_t));
        printf("%u\n", *b);
    }
    
    return 0;
}

显然，将 a 转换为 uint8_t 指针并不违反，所以这个问题是关于将结果指针转换为 uint16_t 指针。据我了解，根据标准，它确实违反了严格的别名规则。但是，从实际的角度来看，我不确定，因为a 和b 的类型是兼容的。唯一的潜在违规是 b 为仅存在于这一个表达式中的 uint8_t 指针起别名。所以在我的理解中，即使它违反了规则，我也会怀疑它是否会导致未定义的行为。可以吗？

请注意，我并不是说这段代码有意义。该问题仅用于有关理解严格别名的教育目的。

Answer 1

这不是严格的别名违规。

a 到 uint8_t 的转换以及随后的指针运算是安全的，因为转换为字符指针类型时出现异常。

C standard 第 6.3.2.3p7 节指出：

指向对象类型的指针可以转换为指向不同对象类型的指针。如果结果指针未正确对齐 68) 引用的类型，则行为未定义。否则，当再次转换回来时，结果将等于原始指针。 当指向对象的指针转换为指向字符类型的指针时，结果指向对象的最低寻址字节。结果的连续递增，直到对象的大小，产生指向对象剩余字节的指针。

转换回和随后的取消引用是安全的，因为b 指向类型为uint16_t 的对象（特别是数组a 的成员），匹配b 的指向类型。

第 6.5p7 节规定：

对象的存储值只能由左值访问 具有以下类型之一的表达式：

• 与对象的有效类型兼容的类型，
• 与对象的有效类型兼容的类型的限定版本，
• 对应于对象有效类型的有符号或无符号类型，
• 一种有符号或无符号类型，对应于对象有效类型的限定版本，
• 在其成员中包含上述类型之一的聚合或联合类型（递归地包括 子聚合或包含联合的成员），或
• 一种字符类型。