使用reinterpret_cast的签名别名

Question

采取以下代码

#include <iostream>

void func() {
    int i = 2147483640;
    while (i < i + 1)
    {
        std::cerr << i << '\n';
        ++i;
    }

    return;
}

int main() {
    func(); 
}

这段代码显然是错误的，因为while循环仅在有符号的int i溢出（即UB）时才能终止，因此编译器可以例如将其优化为无限循环（Clang在上进行-O3）或执行其他类型的时髦操作。现在我的问题是：从我对C ++标准的阅读中，等同于签名的类型可能会别名（即指针int*和unsigned*别名）。为了进行一些时髦的签名“包装”，以下内容是否具有未定义的行为？

#include <iostream>

static int safe_inc(int a)
{
    ++reinterpret_cast<unsigned&>(a);
    return a;
}

void func() {
    int i = 2147483640;
    while (i < safe_inc(i))
    {
        std::cerr << i << '\n';
        ++i;
    }

    return;
}

int main() {
    func(); 
}

我已经在Clang 8和GCC 9上-O3使用-Wall -Wextra -Wpedantic -O3 -fsanitize=address,undefined参数尝试了上面的代码，没有错误或警告，并且循环到包装后终止INT_MIN。

cppreference.com告诉我

类型别名

每当尝试通过AliasedType类型的glvalue读取或修改DynamicType类型的对象的存储值时，除非满足以下条件之一，否则行为是不确定的：

• AliasedType是DynamicType的（可能是cv限定的）带符号或无符号的变体。

根据我的阅读，这意味着出于类型别名的目的，不考虑符号性，并且所使用的代码reinterpret_cast具有定义明确的语义（尽管无论如何还是有些俗气）。

Answer 1

在这里别名是完全合法的。参见http://eel.is/c++draft/expr.prop#basic.lval-11.2：

如果程序试图通过glvalue访问对象的存储值，该glvalue的类型与以下一种类型不相似（[conv.qual]），则行为未定义：53

（11.1）对象的动态类型，

（11.2）是与对象的动态类型相对应的有符号或无符号类型的类型

我认为，也不一定要讨论实际的溢出问题reinterpret_cast。隐式积分转换可以达到完全相同的效果

 unsigned x = i;
 ++x;
 i = x; // this would serve you just fine.

该代码将在C ++ 20之前的实现中定义，因为您将从无法用目标类型表示的值进行转换。

从C ++ 20开始，此代码将格式正确。

参见https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_conversion

附带说明一下，如果您希望整数溢出语义，则最好从无符号类型开始。

Answer 2

您的代码完全合法，cpp参考是一个很好的来源。您可以在标准[basic.lval] / 11中找到相同的信息

如果程序尝试通过其类型与以下类型之一不相似（[conv.qual]）的glvalue访问对象的存储值，则行为未定义：

• 对象的动态类型，

• 一种类型，它是与对象的动态类型相对应的有符号或无符号类型，[...]