严格别名规则“-fstrict-aliasing”和“-fno-strict-aliasing”及类型双关
严格别名规则“-fstrict-aliasing”和“-fno-strict-aliasing”及类型双关
一见
发布于 2019-03-14 15:19:17
发布于 2019-03-14 15:19:17
文章被收录于专栏：蓝天
“-fstrict-aliasing”表示启用严格别名规则，“-fno-strict-aliasing”表示禁用严格别名规则，当gcc的编译优化参数为“-O2”、“-O3”和“-Os”时，默认会打开“-fstrict-aliasing”。
什么是严格别名规则？gcc对严格别名的定义：
In particular, an object of one type is assumed never to reside at the same address as an object of a different type, unless the types are almost the same.
即，编译器假定相同的内存地址绝不会存放不同类型的数据，否则即破坏了严格别名规则。别名的定义可理解为：同一内存地址有不同的名称，比如：
int m = 0x20190101;
int* p1 = &m;
int *p2 = &m;
int *p3 = p2;
int n = m;这里“&m”、“p1”、“p2”和“p3”均是同一内存地址的别名，但n不是，因此涉及严格别名，是和指针相关的。
下列代码，如果使用“-O2”、“-O3”或“-Os”编译，并且加不“-fno-strict-aliasing”，则“*s”的结果是未定义的，不同的编译器可能产生不同的结果，即使同一编译器也可能运行时结果不尽相同：
#include
int main() {
int m = 0x12345678;
short* s = (short*)&m; // 使用C++的方式也不可：short* s = reinterpret_cast(&m);
printf("%x\n", *s);
return 0;
}gcc-4.1.2上运行情况，可以看到每次结果都不相同：
> g++ --version
> g++ -g -o e e.cpp -O2
> ./e
6590
> ./e
590
> ./e
ffffb590怎么解决严格别名问题？采用类型相关（type-punning），手段是采用联合体union，比如下面这种类型相关的用法是安全的：
#include
union X {
int m;
short s;
};
int main() {
X x;
x.m = 0x12345678;
short s = x.s;
printf("%x\n", s);
return 0;
}然而，下列用法仍然是不安全的（多版本gcc实测正常，也未有“dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules”编译告警，但gcc手册指出结果可能不符合预期）：
#include
union X {
int m;
short s;
};
int main() {
X x;
x.m = 0x12345678;
short* s = &x.s;
printf("%x\n", *s);
return 0;
}下列代码的结果也是未定义的（多版本gcc实测也正常，同样未有编译告警，但gcc手册指出结果是未定义的）：
#include
union X {
int m;
short s;
};
int main() {
int m = 0x12345678;
short s = ((X*)&m)->s;
printf("%x\n", s);
return 0;
}如果担心风险，可加上编译参数“-fno-strict-aliasing”，但这会阻止gcc相关的优化。不过下列别名总是安全的：
1) “unsigned int”别名“int”，其它类似
2) “char”别名其它任何类型
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原始发表：2019/01/21 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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