如何解决 C 中的严格别名问题？

Question

我的目标是制作一个通用的 arena 分配器，其缓冲区存储在可执行文件的

.bss

部分中，以避免实际程序中的任何分配，但这在 C 中存在严格别名的问题。如果我将缓冲区定义为

static char buffer[BUFFER_SIZE];

，那么通过严格别名，我无法使用指向它的其他类型的指针而不导致未定义的行为。因为我希望这个分配器是通用的，所以我需要能够分配其中的任何类型。

我不能使用

memcpy()

，因为分配器需要返回一个可以以任何方式使用的指针，而不是值的副本。我也不能使用基于联合的类型修剪，因为如果我没有记错的话，它不能通过指针工作（请参阅第二个代码块here）。

我知道在 C 中解决这个问题的唯一方法是使用

-fno-strict-aliasing

标志完全禁用严格别名。在这篇博文中，作者尝试做同样的事情，但他得出的解决方案是使用内联汇编来“清洗”指针，以便优化器无法应用严格的别名优化，但这看起来非常脆弱。

有没有更好的方法来做这样的事情？理想情况下，应该有一个内置函数，可以清楚地标记要通过严格别名忽略的强制转换或内存区域。

Answer 1

将分配代码放在一个或多个与使用它的代码（客户端代码）分开的模块中。然后，只要您使用不执行跨模块优化的传统编译器和链接器进行构建，由于构建工具的独立模块性质，而不是由于 C 标准的要求，别名就一定会起作用。 （分配代码本身需要遵守别名规则。）

这样做的原因是，在编译分配例程的某些客户端代码时，编译器只能看到客户端代码，而看不到分配代码。它无法知道分配代码使用的声明类型。编译客户端代码后，您可以将其与分配例程链接，或者假设您可以将其与某些其他代码链接，其中分配代码返回的所有地址都已声明与其用途匹配的类型，或者与某些其他代码链接，其中分配代码返回的所有地址都声明了与其用途相匹配的类型。分配代码返回的所有地址都是由 C 标准定义的

malloc

提供的，而不是您自己的代码。由于客户端代码可以与其他代码链接，因此编译器必须生成一个按照 C 标准指定的与其一起工作的对象模块。但是，从它们之间的接口来看，分配代码的行为和其他代码的行为是相同的：客户端代码调用分配例程并接收指针，或者调用释放例程并提供指针，等等在。因此，当编译器生成与其他符合标准的代码一起使用的代码时，它也必须与您的实际分配代码一起使用。