C では、「char*」をオブジェクト ポインタにエイリアスできるのに、その逆はできないのはなぜですか?

C でのエイリアス: Char* はオブジェクト ポインターをエイリアスできるのに、その逆はできないのはなぜですか?

C プログラミングでは、厳密なエイリアス規則エイリアスを介した異なるタイプのオブジェクトへの直接アクセスを禁止します。このルールはよく知られていますが、プログラマは、なぜ char* ポインタがオブジェクト ポインタのエイリアスにできるのに、その逆はできないのか疑問に思うことがよくありました。

この非対称性の背後にある技術的な詳細を調べてみましょう:

Char ポインタによるエイリアシング

Char ポインタは、メモリの生のバイトを読み書きするための便利で効率的な方法を提供します。任意のオブジェクトはバイトのシーケンスとして格納できるため、char ポインターは、内部構造に関係なく、任意の型のオブジェクトへのポインターとエイリアスを作成できます。

オブジェクト ポインターによる非エイリアス

一方、オブジェクト ポインターはデータ構造の特定のインスタンスを表します。構造体へのポインターがある場合、オブジェクトの個々のメンバーへのアクセスは明確に定義された操作です。ただし、char ポインタを介して同じデータにアクセスしようとすると、char 型はオブジェクトのレイアウトに関する情報を提供しないため、未定義の動作が発生する可能性があります。

Example

次のコードを考えてみましょう:

struct my_struct {
    int x;
    int y;
};

int main() {
    struct my_struct s = {1, 2};
    char* p = (char*)&s;
    printf("%d\n", p[0]); // Output: 1 (accessing s.x)
    // ERROR: Attempting to access s.y using p[1] will result in undefined behavior
}

この例では、char* ポインタ p は、構造体を構成する生のバイトへのアクセスを提供するため、struct my_struct ポインタ &s のエイリアスとして使用できます。ただし、データの int としての解釈が指定されていないため、p[1] を介して s.y にアクセスすることは、厳密なエイリアシング ルールによって許可されません。

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