C语言中的Strict Aliasing Rule
文章目录
- 前言
- 没有警告不代表没有问题
- 目前的应对方法
前言
很久没写了,水一篇。
最近有个代码在gcc 4.8.5上编译失败。编译失败的提示是:
error: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules [-Werror=strict-aliasing]
查了下这个报错,有点复杂。大体是不要使用一个类型的指针,去操作另一种指针指向的空间。比如下面这样:
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>struct internet {__uint16_t ip;
};__uint8_t address[10];int main(int argc, char *argv[]) {address[0] = 1;address[1] = 2;struct internet *net = (struct internet *)address;__uint16_t ip = net->ip;printf("%" PRIu8 "\n", address[0]);printf("%" PRIu8 "\n", address[1]);printf("%" PRIu16 "\n", ip);
}
然而,上面这段代码在不同的gcc 11.4.1版本下编译,没有问题。
关于Strict Aliasing Rule的详细解释见:What is the Strict Aliasing Rule and Why do we care?、c when would you not want to use strict aliasing?
我也没有完全搞懂。下面示例,来自这个链接。
没有警告不代表没有问题
下面我们来看下这个示例。在常见的gcc版本下编译,都能复现。
#include <iostream>int foo(float *f, int *i) {*i = 1;*f = 0.f;return *i;
}int main() {int x = 0;std::cout << x << std::endl; // Expect 0int x_ret = foo(reinterpret_cast<float *>(&x), &x);std::cout << x_ret << "\n"; // Expect 0?std::cout << x << std::endl; // Expect 0?
}
首先,我们编译的时候不要开启优化,输出如下:
g++ -O0 demo-2.cpp -o demo-20
0
0
接着,我们编译的时候开启优化,输出如下:
g++ -O2 demo-2.cpp -o demo-20
1
0
这就比较脑壳痛了。日常开发编译的是debug版本,它没有优化。发布的时候,编译的是release版本,它有一定的编译优化。然后相同的代码,debug和release版本的运行不同。这个问题可能就很难排查。
为什么会出现这种情况?编译器也没有给出警告?
大概是因为优化的时候,编译器看到要返回的是i,和f又没有什么关系,给返回寄存器里面提前填入了i的值。
目前的应对方法
一般来说,日常编程中,即使不同类型的指针,操作相同的内存,也不会出现上面这种情况。所以正常使用就好,不用特地回避,出问题再解决问题。(为什么不事先回避这个问题呢?因为搞不清,那就先不管。)
如果遇到上面这种问题,或者因为这个问题编译失败,怎么办呢?
- 第一种方法是:使用memcpy进行拷贝,不要直接使用不同类型的指针,操作相同的内存。
- 第二种方法是:在gcc的构建选项中添加
-fno-strict-aliasing
选项。但是这会导致整个构建过程都忽略了这个限制。 - 第三种是,可以尝试下使用
__attribute__((optimize("-fno-strict-aliasing")))
修饰函数,但是这不一定有效。
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