通过无符号 char 别名进行对象访问，加载和存储时会发生什么?

Question

在下面的示例中，数组不是通过其第一个元素访问的，而是通过概念上是数组的别名访问的。然而，根据 C++17/[basic.lval]/8，可以通过无符号字符访问对象的存储值。那么，认为以下断言永远不会成立是正确的吗？

void g(){
unsigned char s[]={'X'};
unsigned char (*pointer_to_array_s)[1] = &s;
unsigned char *alias_to_array_s = 
reinterpret_cast<unsigned char*>(pointer_to_array_s);
//alias_to_array_s is not a pointer whose value point to c[0] because an array 
//and its firts element are not pointer interconvertible see [basic.compound]
//*alias_to_array_s aliases s;
assert(*alias_to_array_s=='X'); //may fire?
}

事实上，alias_to_array_s不是指向s第一个元素的有效指针是由于C++17中引入的微妙之处，请参阅此问答。

现在假设我通过别名修改了数组，我可以通过直接访问数组来检索这个修改吗？

void g(){
unsigned char s[]={'X'};
unsigned char (*pointer_to_array_s)[1] = &s;
unsigned char *alias_to_array_s = 
reinterpret_cast<unsigned char*>(pointer_to_array_s);
*alias_to_array_s='Y'; //UB?
assert(s[0]=='Y');//may fire?
}

Answer 1

访问是可以的，但是关于该值可以断言什么？而对于 例如，我通过对象名称创建一个存储，然后通过 锯齿指针，然后通过对象名称加载，在那里 没有风险，编译器优化了最后一个负载，并通过 立即哪个等于第一家商店？

访问在 [defns.access] 中定义为：

读取或修改对象的值

因此，通过*alias_to_array_s='Y';修改值与读取它一样可以接受。

允许编译器通过 as-if 规则优化加载/存储。程序没有任何可观察的行为。如果断言通过，编译器可以自由地将g()替换为空主体，并且根本不调用它。如果您真的担心编译器对加载/存储重新排序，您应该使用volatile或查看内存障碍。

Answer 2

根据这些标准，数组是对象，对象可以通过unsigned char指针和引用进行检查。让我们分解一下您的代码。

首先，我们声明一个大小为 1 的unsigned char数组。

unsigned char s[]={'X'};

我们创建一个指向unsigned char[1]的指针。这与s的类型相同，所以我们很好。

unsigned char (*pointer_to_array_s)[1] = &s;

现在这是棘手的部分。您的评论暗示下一次转换将使alias_to_array_s指向s的第一个成员，这可能是 UB。然而，s是一个对象，它的指针可以reinterpret_cast到char、unsigned char或std::byte，以检查它的表示。因此下一行被很好地定义为创建一个指向s表示的第一个字节的指针。

unsigned char *alias_to_array_s = 
reinterpret_cast<unsigned char*>(pointer_to_array_s);

通过alias_to_array_s修改s的另一个示例也应该没问题，因为您正在修改对象表示形式的第一个字节。在unsigned char[]的情况下，这是第一个元素。这里重要的一点是，您没有将指针到数组转换为指向第一个元素的指针。将指向数组的指针转换为unsigned char *以检查其表示形式。