GCC 7,aligned_storage和"解除引用类型惩罚指针将破坏严格别名规则"

Question

我写的代码在GCC 4.9,GCC 5和GCC 6中是无警告的.它也是一些较旧的GCC 7实验快照的警告(例如7-20170409).但是在最近的快照(包括第一个RC)中,它开始产生关于别名的警告.代码基本归结为:

#include <type_traits>

std::aligned_storage<sizeof(int), alignof(int)>::type storage;

int main()
{
    *reinterpret_cast<int*>(&storage) = 42;
}

使用最新的GCC 7 RC进行编译:

$ g++ -Wall -O2 -c main.cpp
main.cpp: In function 'int main()':
main.cpp:7:34: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules [-Wstrict-aliasing]
  *reinterpret_cast<int*>(&storage) = 42;

(有趣的观察是,禁用优化时不会产生警告)

使用GCC 6进行编译完全没有警告.

现在我想知道,上面的代码肯定有类型 - 惩罚,毫无疑问,但是不是std::aligned_storage故意用这种方式？

例如,此处给出的示例代码通常不会对GCC 7发出警告,但仅仅是因为:

• std::string 不知何故不受影响,
• std::aligned_storage 使用偏移量访问.

通过改变std::string进int,消除抵消访问std::aligned_storage和删除无关的部分,你会得到:

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <string>

template<class T, std::size_t N>
class static_vector
{
    // properly aligned uninitialized storage for N T's
    typename std::aligned_storage<sizeof(T), alignof(T)>::type data[N];
    std::size_t m_size = 0;

public:

    // Access an object in aligned storage
    const T& operator[](std::size_t pos) const
    {
        return *reinterpret_cast<const T*>(data/*+pos*/); // <- note here, offset access disabled
    }
};

int main()
{
    static_vector<int, 10> v1;
    std::cout << v1[0] << '\n' << v1[1] << '\n';
}

这会产生完全相同的警告:

main.cpp: In instantiation of 'const T& static_vector<T, N>::operator[](std::size_t) const [with T = int; unsigned int N = 10; std::size_t = unsigned int]':
main.cpp:24:22:   required from here
main.cpp:17:16: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules [-Wstrict-aliasing]
         return *reinterpret_cast<const T*>(data/*+pos*/);
                ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

所以我的问题是 - 这是一个错误还是一个功能？

Answer 1

我无法回答是否确实存在由于别名而导致未定义行为的可能性，或者警告是否没有根据。我发现别名主题是一个相当复杂的雷区。

但是，我认为代码的以下变体消除了别名问题，而没有任何开销（并且可能更具可读性）。

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <string>

template<class T, std::size_t N>
class static_vector
{
    // properly aligned uninitialized storage for N T's
    union storage_t_ {
        T item;
        typename std::aligned_storage<sizeof(T), alignof(T)>::type aligned_member;
    };
    storage_t_ data[N];

    std::size_t m_size = 0;

public:

    // Access an object in aligned storage
    const T& operator[](std::size_t pos) const
    {
        return data[0].item;
    }
};

int main()
{
    static_vector<int, 10> v1;
    std::cout << v1[0] << '\n' << v1[1] << '\n';
}

对于你的情况是否可以接受，我不能确定。