c-void*类型的强制转换打破了严格的混叠

Question

我写了一个这样的动态数组：

#include <stdlib.h>
typedef struct {
    size_t capacity;
    size_t len;
} __dynarray_header;
void* dynarray_new() {
    __dynarray_header* header = malloc(sizeof(__dynarray_header));
    header->capacity = 0;
    header->len = 0;
    return header + 1;
}

可以通过[]操作来访问动态阵列。调整大小时，我可以使用__dynarray_header*)array - 1来检索容量和长度信息。

这个想法在小测试中有效。然而，GCC警告要打破严格的混叠。

我还发现一些更大的项目segfault没有-fno-strict-aliasing编译器选项（带有-O3优化）。

我知道什么是严格混叠，以及为什么我的代码会破坏严格混叠。

我的问题是：有没有比我上面展示的方法更好的方法来实现一个同时支持[]操作和动态调整大小的动态数组？

额外：

使用此动态阵列的演示程序：

int* arr = dynarray_new();
arr = dynarray_resize(sizeof(int) * 2);
arr[0] = 1;
arr[1] = 2;
arr = dynarray_resize(sizeof(int) * 4);
arr[2] = 3;
arr[3] = 4;
dynarray_free(arr);

Answer 1

C标准预见到的这种技术是灵活的阵列，正如已经提到的：

typedef struct {
    size_t capacity;
    size_t len;
    unsigned char data[];
} dynarray_header;

如果分配（或重新分配）这样一个具有足够空间的struct，则可以像访问任何unsigned char数组一样访问data元素。char类型可以对任何其他数据类型进行别名，因此您不会有问题。

如果您的编译器不支持灵活的数组，只需为data放入一个[1]即可。

顺便说一句，以下划线开头的名称在文件范围内是保留的，您不应该使用这些名称。

Answer 2

-fstrict-aliasing提供的主要优化是，在大多数情况下，对foo *的引用可以任意移动到对bar *的引用之后。您看到的segfault很可能是由于某个引用被移过某个free类型的操作。

虽然这感觉有点脏，但您可以通过在结构中添加预期数组元素类型的并集，使其在C89下工作，例如：

typedef struct {
    size_t capacity;
    size_t len;
    union {
        int i;
        double d;
        my_type mt;
        etc e;
        /* add additional types here. */
    } array_head;
} __dynarray_header;

然后，不返回header + 1，而是返回(void *)&(header->array_head)。

现在，即使使用了严格的别名，编译器也更有可能将指向__dynarray_header的指针视为指向该并集中任何对象的指针的别名，除非这些指针也是restrict限定的。（我假设对于您的用例，它们不是，至少在触发seg错误的上下文中是这样。）

不过。。。正如Dennis Ritchie所说，这似乎是"与实现之间毫无根据的亲密关系"。或者，换句话说，就是一次黑客攻击。祝你好运

（编辑：正如上面卡尔提醒我的那样，在C99中，你可以使用灵活的数组成员。我没有使用它们，只是因为在我使用的C编译器中，C99支持似乎不是默认的。以下是IBM的参考：http://pic.dhe.ibm.com/infocenter/iseries/v7r1m0/index.jsp?topic=%2Frzarg%2Fflexible.htm）