Warum kann ein char* andere Zeiger aliasen, aber das Gegenteil ist nicht wahr?

Striktes Aliasing und Zeiger-Casting: Ein tieferes Verständnis

Der Austausch von Zeigertypen ohne explizites Casting ist eine gängige Praxis, wirft jedoch erhebliche Bedenken auf bekannt als die strikte Aliasing-Regel. Diese Regel definiert Einschränkungen für das Aliasing von Zeigertypen und kann bei Verstößen zu undefiniertem Verhalten führen.

Im Zusammenhang mit dem Aliasing von Zeigern wird häufig angegeben, dass ein char* als Alias ​​für jeden Objektzeiger verwendet werden kann, während der Das Gegenteil ist nicht wahr. Diese Aussage mag paradox erscheinen, da Zeiger verschiedener Typen angeblich unterschiedliche Speicherorte darstellen.

Um diesen scheinbaren Widerspruch zu klären, ist es wichtig, den zugrunde liegenden Grund für die Einschränkung zu verstehen. Die strikte Aliasing-Regel dient dazu, ein vorhersehbares und genau definiertes Speicherzugriffsverhalten für den Compiler aufrechtzuerhalten. Indem das Aliasing bestimmter Zeigertypen verboten wird, werden Situationen verhindert, in denen auf ein Objekt mit einer ungeeigneten Darstellung zugegriffen wird, was zu unerwarteten Ergebnissen führt.

Stellen Sie sich zum Beispiel einen Zeiger auf eine Struktur etwas vor: struct Something* zeigt auf die Basisadresse der Struktur und bietet ihren Mitgliedern Zugang. Andererseits repräsentiert ein char*-Zeiger einzelne Bytes des Speichers.

Wenn eine Struktur etwas* als char* aliasen könnte, wäre es möglich, direkt auf Mitglieder der Struktur zuzugreifen, als wären sie individuell Bytes. Es ist jedoch nicht garantiert, dass dieser Vorgang gültige Ergebnisse liefert, da der Compiler nicht sicherstellen kann, dass die Anordnung der Mitglieder innerhalb der Struktur genau mit den von char* erwarteten Bytegrenzen übereinstimmt.

Um die Vorhersagbarkeit des Speicherzugriffs aufrechtzuerhalten, Die strenge Aliasing-Regel schränkt das Aliasing von Zeigertypen so ein, dass nur char* das Aliasing anderer Objektzeiger zulässt. Dadurch wird sichergestellt, dass Speicherzugriffe über einen char*-Zeiger auf die konstituierenden Bytes eines Objekts immer gültig sind, unabhängig von der Ausrichtung seiner Mitglieder.

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