空*类型转换破坏了严格的-aliasing？

Question

我写了一个动态数组，如下所示：

#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[]操作访问动态数组。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是可行的。然而，GCC警告说，要打破严格的别名。

我还发现了一些没有-fno-strict-aliasing编译器选项(使用-O3优化)的较大项目。

我知道什么是严格别名，以及为什么我的代码会破坏严格别名。

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

额外的：

使用此动态数组的演示程序：

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

-fstrict-aliasing提供的主要优化是，在大多数情况下，对foo *的引用可以任意移过对bar *的引用。您看到的段错误很可能是由于某个引用被移过了某个free类型操作。

虽然这感觉有点脏，但您可以通过将预期数组元素类型的联合添加到您的结构中，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，返回(void *)&(header->array_head)而不是返回header + 1。

现在，即使有严格的别名，编译器也更有可能考虑指向__dynarray_header的指针，以可能为指向该联合中任何内容的指针提供别名，除非这些指针也是restrict-qualified。(我假设对于您的用例，它们不是，至少在触发seg-faults的上下文中是这样的。)

不过..。正如Dennis Ritchie所说，这似乎是“与实现毫无根据的亲密关系”。或者，换句话说，一次黑客攻击。祝好运!

(编辑:正如卡尔上面提醒我的，在C99中你可以使用灵活的数组成员。我没有使用它们，原因很简单，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的参考资料：http://pic.dhe.ibm.com/infocenter/iseries/v7r1m0/index.jsp?topic=%2Frzarg%2Fflexible.htm )

Answer 2

正如前面已经提到的，C标准为这种事情预见的技术是灵活的数组：

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

如果您分配(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类型可以是任何其他数据类型的别名，因此您不会有任何问题。

如果你的编译器不支持灵活的数组，只需为data添加一个[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。