位字段结构的C++严格别名规则

Question

下面的getValue()成员函数是否违反了c ++严格别名规则？

根据标准,我认为setValue()违反了严格的别名规则,因为double既不是聚合类型也不是IEEE754_64的基类.

getValue()怎么样？当数据成员是位字段形式时,它是一个未定义的行为,如下例所示？

我在一个大型项目中使用类似的代码.GCC -O2和-O3输出错误的值.如果我添加-fno-strict-aliasing,问题就消失了.此外,如果我使用memcpy而不是在getValue()中进行转换,问题就消失了.不确定它是否是GCC错误.

#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;
struct IEEE754_64
{
  void setValue(double);
  unsigned long long getValue();
  // Data members
  unsigned long long d_mantissa : 52;
  long long d_exponent : 11;
  unsigned long long d_sign : 1;
};

void IEEE754_64::setValue(double d)
{
  (*this) = *reinterpret_cast<IEEE754_64*>(&d);
}

unsigned long long IEEE754_64::getValue()
{
  return * reinterpret_cast<unsigned long long *>(this);
}

int main()
{
  double b = 1.0;
  IEEE754_64 d;

  memcpy(&d, &b, sizeof(double));
  cout<<hex<<d.getValue()<<endl;

  d.setValue(1.0);
  cout<<hex<<d.getValue()<<endl;
  return 0;
}

Answer 1

的行为reinterpret_cast<T *>(&a)取决于实际位于 的内存位置的对象a。

非正式地，如果那里实际上T也有一个对象（当然，只有当它T是 的子对象时才会发生a，反之亦然），那么转换的结果是指向该T对象的指针。

否则，强制转换的结果是指向a错误类型的指针，并且读取它可能会违反严格的别名规则。

正式地，上述内容在标准的 [expr.static.cast]/13 和 [basic.compound]/4 部分中进行了解释，请参阅此处了解详细信息。

考虑到这一点，通过类型的左值setValue读取 a ，毫无疑问这是严格的别名违规。doubleIEEE754_64

对于这种getValue情况，我们必须了解其行为reinterpret_cast<unsigned long long *>(this)不太直接。

根据 [basic.compound]/4，对象及其第一个非静态数据成员始终是指针可相互转换的。它没有列出位域的任何例外。

但 [expr.static.cast]/13 的相关文本是：

否则，如果原始指针值指向对象a，并且存在可与 进行指针相互转换的b类型（忽略 cv 限定）的对象，则结果是指向 的指针。Tab

如果我们接受位域是“类型的对象unsigned long long”，那么转换的结果就是指向位域的指针。然而，该标准没有定义指向位域的指针的行为。

因此，恕我直言，解释上述文本的最佳方法是说位域不是类型的对象unsigned long long。我相信这与标准的其余部分是一致的；尽管没有位域类型的纯右值，但它确实讨论了位域类型的左值。

加起来; 我相信 的结果reinterpret_cast<unsigned long long *>(this)不是指向 的指针this->d_mantissa，因此该函数使用类型 的泛左值getValue()访问类型的对象，违反了严格的别名规则。IEEE754_64unsigned long long