C/C++ strict-aliasing

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最近發現了一個奇怪的編譯參數-fno-strict-aliasing，好奇之下做了一點研究；

 

重點參考Understanding C/C++ Strict Aliasing；

所謂的aliasing就是多個變數指向同一塊記憶體，變數之間互為別名；

strict-aliasing是一種編譯器希望開發人員遵守的規則：雖然C/C++變數可以隨便賦值（強制類型轉換），但也請你們收斂一點，別太天馬行空了；

如果開發人員按照這個規則寫代碼了，編譯器就可以做更好的代碼最佳化，比如這個例子：

void foo(double *dblptr){    anint = 1;    *dblptr = 0;    bar(anint);}

如果開發人員能夠注意不要把int*轉成double*，bar(anint)可以直接最佳化成bar(1)；

但沒有任何約束不允許這樣做，因而編譯器不敢做這樣的最佳化，只能在bar(anint)將anint傳入bar之前加一條彙編指令再讀一下anint的值；

如果開發人員確定自己的代碼遵守這樣的規則了，可以在編譯時間加一個最佳化參數-fstrict-aliasing，這個參數在gcc的-O2、-O3、-Os最佳化層級下都是預設開啟的。

 

然後我對Understanding C/C++ Strict Aliasing文中的兩個主要例子做了一下測試：

例子一：

#include <stdio.h>int anint;void bar(int a){    printf("%d\n", a);}void foo(double *dblptr){    anint = 1;    *dblptr = 0;    bar(anint);}int main(){    foo((double*)&anint);    return 0;}

編譯器版本	編譯參數	結果
gcc 4.4.7	g++	0
	g++ -O3	1
	g++ -O3 -fno-strict-aliasing	0
gcc 4.8.5	g++	0
	g++ -O3	1
	g++ -O3 -fno-strict-aliasing	0
gcc 7.3.0	g++	0
	g++ -O3	1
	g++ -O3 -fno-strict-aliasing	0

 可以看到，這個case被gcc編譯器最佳化壞了，可以用-fno-strict-aliasing規避；

 

例子二：

#include <iostream>#include <iomanip>using namespace std;typedef unsigned int uint32_t;typedef unsigned short uint16_t;uint32_t swaphalves(uint32_t a) {  uint32_t acopy = a;  uint16_t *ptr = (uint16_t*)&acopy;// can‘t use static_cast<>, not legal.                                    // you should be warned by that.  uint16_t tmp = ptr[0];  ptr[0] = ptr[1];  ptr[1] = tmp;  return acopy;}int main() {  uint32_t a;  a = 32;  cout << hex << setfill(‘0‘) << setw(8) << a << endl;  a = swaphalves(a);  cout << setw(8) << a << endl;}

編譯器版本	編譯參數	結果
gcc 4.4.7	g++	00000020 00200000
	g++ -O3	00000020 00000020
gcc 4.8.5	g++	00000020 00200000
	g++ -O3	00000020 00200000
gcc 7.3.0	g++	00000020 00200000
	g++ -O3	00000020 00200000

發現這個case有點意思，只在4.4版本的編譯器上會出現問題，高版本編譯器上已經修正了。

沒有精力再深入研究，就到此為止。

 

最後再貼上strict aliasing的規則說明，下面這篇文章給出了較好的中文翻譯，而且作者顯然比我研究的更深入，我就直接抄過來了：

6720141

• 相容類型(指相同類型？)或差別僅在於signed、unsigned、const、volatile的類型（比如 const unsigned long *和 long*）
• 彙總類型(struct或class)或等位型別(union)可以alias它們所包含的類型（比如 int 和 包含有int的結構體(包括間接包含)）
• 字元類型(char *、signed char*、unsinged char*)可以 alias 任何類型的指標
• [C++] 基類的類型(可能帶有const、volatile等cv修飾)可以alias衍生類別的類型

 

C/C++ strict-aliasing