什么是严格的别名规则？

遇到严格别名问题的典型情况是将结构（如设备/网络消息）覆盖到系统字长的缓冲区（如指向 uint32_ts 或 uint16_ts 的指针）上。当您将结构覆盖到这样的缓冲区上时，或者通过指针转换将缓冲区覆盖到这样的结构上时，您很容易违反严格的别名规则。

所以在这种设置中，如果我想向某个东西发送消息，我必须有两个不兼容的指针指向同一个内存块。然后我可能会天真地编写如下代码：

typedef struct Msg
{
    unsigned int a;
    unsigned int b;
} Msg;

void SendWord(uint32_t);

int main(void)
{
    // Get a 32-bit buffer from the system
    uint32_t* buff = malloc(sizeof(Msg));
    
    // Alias that buffer through message
    Msg* msg = (Msg*)(buff);
    
    // Send a bunch of messages    
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        msg->a = i;
        msg->b = i+1;
        SendWord(buff[0]);
        SendWord(buff[1]);   
    }
}

严格的别名规则使此设置非法：取消引用一个别名的对象的指针不是 compatible type 或 C 2011 6.5 第 7 段¹ 允许的其他类型之一是未定义的行为。不幸的是，您仍然可以以这种方式编写代码，也许会收到一些警告，让它编译正常，只是在运行代码时出现奇怪的意外行为。

（GCC 在给出别名警告的能力上似乎有些不一致，有时给我们一个友好的警告，有时不是。）

要了解为什么这种行为是未定义的，我们必须考虑严格的别名规则购买编译器的原因。基本上，有了这个规则，它就不必考虑插入指令来刷新 buff 每次循环运行的内容。相反，在优化时，通过一些关于别名的令人讨厌的非强制假设，它可以省略这些指令，在循环运行之前将 buff[0] 和 buff[1] 加载到 CPU 寄存器中，并加速循环体。在引入严格别名之前，编译器不得不处于一种偏执的状态，即 buff 的内容可能会被任何先前的内存存储所改变。因此，为了获得额外的性能优势，并假设大多数人不键入双关指针，引入了严格的别名规则。

请记住，如果您认为该示例是人为的，那么如果您将缓冲区传递给另一个为您发送的函数（如果您有的话），甚至可能会发生这种情况。

void SendMessage(uint32_t* buff, size_t size32)
{
    for (int i = 0; i < size32; ++i) 
    {
        SendWord(buff[i]);
    }
}

并重写了我们之前的循环以利用这个方便的功能

for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
    msg->a = i;
    msg->b = i+1;
    SendMessage(buff, 2);
}

编译器可能会或可能不会或足够聪明地尝试内联 SendMessage，它可能会或可能不会决定再次加载或不加载 buff。如果 SendMessage 是另一个单独编译的 API 的一部分，它可能有加载 buff 内容的指令。再说一次，也许你在 C++ 中，这是编译器认为它可以内联的一些模板化头实现。或者，这只是您在 .c 文件中为您自己的方便而编写的内容。无论如何，可能仍会出现未定义的行为。即使我们知道幕后发生的一些事情，它仍然违反规则，因此不能保证明确定义的行为。因此，仅仅通过包装一个接受我们的单词分隔缓冲区的函数并不一定有帮助。

那么我该如何解决呢？

使用工会。大多数编译器都支持这一点，而不会抱怨严格的别名。这在 C99 中是允许的，在 C11 中是明确允许的。联合{消息消息； unsigned int asBuffer[sizeof(Msg)/sizeof(unsigned int)]; };

您可以在编译器中禁用严格别名（gcc 中的 f[no-]strict-aliasing））

您可以使用 char* 代替系统的单词进行别名。规则允许 char* 例外（包括有符号字符和无符号字符）。始终假定 char* 为其他类型起别名。但是，这不会以另一种方式起作用：没有假设您的结构别名为字符缓冲区。

初学者小心

当两种类型相互叠加时，这只是一个潜在的雷区。您还应该了解 endianness、word alignment 以及如何通过 packing structs 正确处理对齐问题。

脚注

C 2011 6.5 7 允许左值访问的类型有：

与对象的有效类型兼容的类型，

与对象的有效类型兼容的类型的限定版本，

与对象的有效类型相对应的有符号或无符号类型，

对应于对象有效类型的限定版本的有符号或无符号类型，

聚合或联合类型，在其成员中包括上述类型之一（递归地包括子聚合或包含联合的成员），或

一种字符类型。

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我找到的最佳解释是 Mike Acton，Understanding Strict Aliasing。它稍微专注于 PS3 开发，但基本上只是 GCC。

来自文章：

“严格别名是由 C（或 C++）编译器做出的假设，即取消引用指向不同类型对象的指针永远不会引用相同的内存位置（即彼此别名。）”

因此，基本上，如果您有一个 int* 指向包含 int 的某个内存，然后您将一个 float* 指向该内存并将其用作 float，那么您就违反了规则。如果您的代码不遵守这一点，那么编译器的优化器很可能会破坏您的代码。

该规则的例外是 char*，它允许指向任何类型。

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笔记

这摘自我的 "What is the Strict Aliasing Rule and Why do we care?" 文章。

什么是严格别名？

在 C 和 C++ 中，别名与允许我们访问存储值的表达式类型有关。在 C 和 C++ 中，标准都指定了允许哪些表达式类型为哪些类型设置别名。允许编译器和优化器假设我们严格遵循别名规则，因此术语严格别名规则。如果我们尝试使用不允许的类型访问值，则将其分类为 undefined behavior (UB)。一旦我们有未定义的行为，所有的赌注都被取消了，我们的程序的结果就不再可靠了。

不幸的是，由于严格的别名违规，我们通常会获得我们期望的结果，从而有可能具有新优化的编译器的未来版本会破坏我们认为有效的代码。这是不可取的，了解严格的别名规则以及如何避免违反它们是一个值得的目标。

为了更多地了解我们为什么关心，我们将讨论违反严格别名规则时出现的问题，类型双关，因为类型双关中使用的常用技术经常违反严格的别名规则以及如何正确键入双关。

初步示例

让我们看一些示例，然后我们可以确切地讨论标准所说的内容，检查一些进一步的示例，然后看看如何避免严格的混叠并捕获我们错过的违规行为。这是一个不应令人惊讶的示例 (live example)：

int x = 10;
int *ip = &x;

std::cout << *ip << "\n";
*ip = 12;
std::cout << x << "\n";

我们有一个 int* 指向一个 int 占用的内存，这是一个有效的别名。优化器必须假设通过 ip 的赋值可以更新 x 占用的值。

下一个示例显示了导致未定义行为 (live example) 的别名：

int foo( float *f, int *i ) { 
    *i = 1;
    *f = 0.f;
    
    return *i;
}

int main() {
    int x = 0;
    
    std::cout << x << "\n";   // Expect 0
    x = foo(reinterpret_cast<float*>(&x), &x);
    std::cout << x << "\n";   // Expect 0?
}

在函数 foo 中，我们采用 int* 和 float*，在本例中，我们调用 foo 并设置这两个参数指向同一个内存位置，在这个例子中包含一个 int。请注意，reinterpret_cast 告诉编译器将表达式视为具有由其模板参数指定的类型。在这种情况下，我们告诉它将表达式 &x 视为其类型为 float*。我们可能天真地期望第二个 cout 的结果为 0，但使用 -O2 启用优化后 gcc 和 clang 都会产生以下结果：

0
1

这可能不是预期的，但完全有效，因为我们调用了未定义的行为。 float 不能有效地为 int 对象起别名。因此，优化器可以假定在解除引用 i 时存储的 constant 1 将是返回值，因为通过 f 进行的存储不能有效地影响 int 对象。在编译器资源管理器中插入代码表明这正是正在发生的事情（live example）：

foo(float*, int*): # @foo(float*, int*)
mov dword ptr [rsi], 1
mov dword ptr [rdi], 0
mov eax, 1
ret

使用 Type-Based Alias Analysis (TBAA) 的优化器假定 1 将被返回，并直接将常量值移动到携带返回值的寄存器 eax 中。 TBAA 使用语言规则关于允许使用别名的类型来优化加载和存储。在这种情况下，TBAA 知道 float 不能为 int 别名，并优化了 i 的负载。

现在，到规则书

标准到底说我们被允许和不允许做什么？标准语言并不简单，因此对于每个项目，我将尝试提供代码示例来演示其含义。

C11 标准是怎么说的？

C11 标准在第 6.5 节表达式第 7 段中说明了以下内容：

对象的存储值只能由具有以下类型之一的左值表达式访问：88) — 与对象的有效类型兼容的类型，

int x = 1;
int *p = &x;
printf("%d\n", *p); // *p gives us an lvalue expression of type int which is compatible with int

— 与对象的有效类型兼容的类型的限定版本，

int x = 1;
const int *p = &x;
printf("%d\n", *p); // *p gives us an lvalue expression of type const int which is compatible with int

— 与对象的有效类型相对应的有符号或无符号类型，

int x = 1;
unsigned int *p = (unsigned int*)&x;
printf("%u\n", *p ); // *p gives us an lvalue expression of type unsigned int which corresponds to 
                     // the effective type of the object

gcc/clang has an extension 和 also 允许将 unsigned int* 分配给 int*，即使它们不是兼容的类型。

— 对应于对象有效类型的限定版本的有符号或无符号类型，

int x = 1;
const unsigned int *p = (const unsigned int*)&x;
printf("%u\n", *p ); // *p gives us an lvalue expression of type const unsigned int which is a unsigned type 
                     // that corresponds with to a qualified version of the effective type of the object

— 在其成员中包含上述类型之一的聚合或联合类型（递归地，包括子聚合或包含联合的成员），或

struct foo {
    int x;
};
    
void foobar( struct foo *fp, int *ip );  // struct foo is an aggregate that includes int among its members so it
                                         // can alias with *ip

foo f;
foobar( &f, &f.x );

— 一种字符类型。

int x = 65;
char *p = (char *)&x;
printf("%c\n", *p );  // *p gives us an lvalue expression of type char which is a character type.
                      // The results are not portable due to endianness issues.

C++17 草案标准是怎么说的

[basic.lval] 第 11 节中的 C++17 标准草案说：

如果程序尝试通过非下列类型之一的泛左值访问对象的存储值，则行为未定义：63

(11.1) — 对象的动态类型，

void *p = malloc( sizeof(int) ); // We have allocated storage but not started the lifetime of an object
int *ip = new (p) int{0};        // Placement new changes the dynamic type of the object to int
std::cout << *ip << "\n";        // *ip gives us a glvalue expression of type int which matches the dynamic type 
                                 // of the allocated object

(11.2) — 对象动态类型的 cv 限定版本，

int x = 1;
const int *cip = &x;
std::cout << *cip << "\n";  // *cip gives us a glvalue expression of type const int which is a cv-qualified 
                            // version of the dynamic type of x

(11.3) — 与对象的动态类型类似（如 7.5 中定义）的类型，

(11.4) — 对应于对象动态类型的有符号或无符号类型，

// Both si and ui are signed or unsigned types corresponding to each others dynamic types
// We can see from this godbolt(https://godbolt.org/g/KowGXB) the optimizer assumes aliasing.
signed int foo( signed int &si, unsigned int &ui ) {
    si = 1;
    ui = 2;

    return si;
}

(11.5) — 有符号或无符号类型，对应于对象动态类型的 cv 限定版本，

signed int foo( const signed int &si1, int &si2); // Hard to show this one assumes aliasing

(11.6) — 一种聚合或联合类型，在其元素或非静态数据成员中包括上述类型之一（递归地包括子聚合或包含联合的元素或非静态数据成员），

struct foo {
    int x;
};

// Compiler Explorer example(https://godbolt.org/g/z2wJTC) shows aliasing assumption
int foobar( foo &fp, int &ip ) {
    fp.x = 1;
    ip = 2;

    return fp.x;
}

foo f;
foobar( f, f.x );

(11.7) — 一种类型，它是对象的动态类型的（可能是 cv 限定的）基类类型，

struct foo { int x; };

struct bar : public foo {};

int foobar( foo &f, bar &b ) {
    f.x = 1;
    b.x = 2;

    return f.x;
}

(11.8) — char、unsigned char 或 std::byte 类型。

int foo( std::byte &b, uint32_t &ui ) {
    b = static_cast<std::byte>('a');
    ui = 0xFFFFFFFF;
  
    return std::to_integer<int>( b );  // b gives us a glvalue expression of type std::byte which can alias
                                       // an object of type uint32_t
}

值得注意的是有符号字符不包括在上面的列表中，这与 C 中的字符类型有显着差异。

什么是类型双关语

我们已经到了这一点，我们可能想知道，我们为什么要别名？答案通常是输入双关语，通常使用的方法违反严格的别名规则。

有时我们想绕过类型系统并将对象解释为不同的类型。这称为类型双关语，将一段内存重新解释为另一种类型。类型双关语对于希望访问对象的底层表示以查看、传输或操作的任务很有用。我们发现使用类型双关语的典型领域是编译器、序列化、网络代码等……

传统上，这是通过获取对象的地址，将其转换为我们想要重新解释它的类型的指针，然后访问该值来完成的，或者换句话说，通过别名。例如：

int x = 1;

// In C
float *fp = (float*)&x;  // Not a valid aliasing

// In C++
float *fp = reinterpret_cast<float*>(&x);  // Not a valid aliasing

printf( "%f\n", *fp );

正如我们之前看到的，这不是一个有效的别名，所以我们调用了未定义的行为。但是传统的编译器并没有利用严格的别名规则，而且这种类型的代码通常可以正常工作，不幸的是，开发人员已经习惯了这种方式。类型双关语的一种常见替代方法是通过联合，这在 C 中有效，但在 C++ (see live example) 中未定义行为：

union u1
{
    int n;
    float f;
};

union u1 u;
u.f = 1.0f;

printf( "%d\n", u.n );  // UB in C++ n is not the active member

这在 C++ 中是无效的，有些人认为联合的目的仅仅是为了实现变体类型，并认为使用联合进行类型双关是一种滥用。

我们如何正确输入双关语？

和 C++ 中类型双关的标准方法是 memcpy。这可能看起来有点笨拙，但优化器应该认识到 memcpy 用于类型双关并优化它并生成一个寄存器来注册移动。例如，如果我们知道 int64_t 的大小与 double 相同：

static_assert( sizeof( double ) == sizeof( int64_t ) );  // C++17 does not require a message

我们可以使用 memcpy：

void func1( double d ) {
    std::int64_t n;
    std::memcpy(&n, &d, sizeof d);
    //...

在足够的优化级别上，任何体面的现代编译器都会生成与前面提到的用于type punning的reinterpret_cast方法或union方法相同的代码。检查生成的代码，我们看到它只使用了寄存器 mov (live Compiler Explorer Example)。

C++20 和 bit_cast

在 C++20 中，我们可能会获得 bit_cast (implementation available in link from proposal)，它为类型双关语提供了一种简单而安全的方法，并且可以在 constexpr 上下文中使用。

以下是如何使用 bit_cast 将 unsigned int 类型双关为 float (see it live) 的示例：

std::cout << bit_cast<float>(0x447a0000) << "\n"; //assuming sizeof(float) == sizeof(unsigned int)

在 To 和 From 类型不具有相同大小的情况下，它需要我们使用中间结构 15。我们将使用包含 sizeof( unsigned int ) 字符数组（假设 4 字节 unsigned int）作为 From 类型和 unsigned int 作为 To 类型的结构。：

struct uint_chars {
    unsigned char arr[sizeof( unsigned int )] = {};  // Assume sizeof( unsigned int ) == 4
};

// Assume len is a multiple of 4 
int bar( unsigned char *p, size_t len ) {
    int result = 0;

    for( size_t index = 0; index < len; index += sizeof(unsigned int) ) {
        uint_chars f;
        std::memcpy( f.arr, &p[index], sizeof(unsigned int));
        unsigned int result = bit_cast<unsigned int>(f);

        result += foo( result );
    }

    return result;
}

不幸的是，我们需要这种中间类型，但这是 bit_cast 的当前约束。

捕获严格的别名违规行为

我们没有很多好的工具来捕捉 C++ 中的严格别名，我们拥有的工具将捕捉一些严格别名违规的情况以及一些未对齐的加载和存储的情况。

gcc 使用标志 -fstrict-aliasing 和 -Wstrict-aliasing 可以捕获某些情况，尽管并非没有误报/误报。例如，以下情况将在 gcc (see it live) 中生成警告：

int a = 1;
short j;
float f = 1.f; // Originally not initialized but tis-kernel caught 
               // it was being accessed w/ an indeterminate value below

printf("%i\n", j = *(reinterpret_cast<short*>(&a)));
printf("%i\n", j = *(reinterpret_cast<int*>(&f)));

虽然它不会捕捉到这种额外的情况（see it live）：

int *p;

p = &a;
printf("%i\n", j = *(reinterpret_cast<short*>(p)));

尽管 clang 允许使用这些标志，但它显然并没有真正实现警告。

我们可以使用的另一个工具是 ASan，它可以捕获未对齐的负载和存储。尽管这些不是直接的严格混叠违规，但它们是严格混叠违规的常见结果。例如，以下情况在使用 -fsanitize=address 使用 clang 构建时会产生运行时错误

int *x = new int[2];               // 8 bytes: [0,7].
int *u = (int*)((char*)x + 6);     // regardless of alignment of x this will not be an aligned address
*u = 1;                            // Access to range [6-9]
printf( "%d\n", *u );              // Access to range [6-9]

我要推荐的最后一个工具是 C++ 特定的，严格来说不是一个工具，而是一种编码实践，不允许 C 风格的强制转换。 gcc 和 clang 都将使用 -Wold-style-cast 生成 C 风格转换的诊断。这将强制任何未定义的类型双关语使用 reinterpret_cast，通常 reinterpret_cast 应该是更仔细的代码审查的标志。在代码库中搜索 reinterpret_cast 以执行审计也更容易。

对于 C，我们已经涵盖了所有工具，并且我们还有 tis-interpreter，这是一个静态分析器，可以详尽地分析 C 语言的大部分子集的程序。给定早期示例的 C 版本，其中使用 -fstrict-aliasing 会遗漏一种情况 (see it live)

int a = 1;
short j;
float f = 1.0;

printf("%i\n", j = *((short*)&a));
printf("%i\n", j = *((int*)&f));
    
int *p;

p = &a;
printf("%i\n", j = *((short*)p));

tis-interpeter 能够捕获所有三个，以下示例调用 tis-kernel 作为 tis-interpreter（为简洁起见，编辑了输出）：

./bin/tis-kernel -sa example1.c 
...
example1.c:9:[sa] warning: The pointer (short *)(& a) has type short *. It violates strict aliasing
              rules by accessing a cell with effective type int.
...

example1.c:10:[sa] warning: The pointer (int *)(& f) has type int *. It violates strict aliasing rules by
              accessing a cell with effective type float.
              Callstack: main
...

example1.c:15:[sa] warning: The pointer (short *)p has type short *. It violates strict aliasing rules by
              accessing a cell with effective type int.

最后还有 TySan，它目前正在开发中。此清理程序在影子内存段中添加类型检查信息并检查访问以查看它们是否违反别名规则。该工具可能应该能够捕获所有混叠违规，但可能会有很大的运行时开销。

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这是 C++03 标准第 3.10 节中的严格别名规则（其他答案提供了很好的解释，但没有提供规则本身）：

如果程序试图通过以下类型之一以外的左值访问对象的存储值，则行为未定义：对象的动态类型、对象的动态类型的 cv 限定版本、类型即有符号或无符号类型，对应于对象的动态类型，有符号或无符号类型，对应于对象的动态类型的 cv 限定版本，聚合或联合类型，包括以下之一其成员中的上述类型（递归地包括子聚合或包含联合的成员），作为对象动态类型的（可能是 cv 限定的）基类类型的类型，char 或 unsigned char 类型。

C++11 和 C++14 措辞（强调更改）：

如果程序尝试通过非下列类型之一的泛左值访问对象的存储值，则行为未定义：对象的动态类型、对象的动态类型的 cv 限定版本、类型与对象的动态类型相似（如 4.4 中所定义），一种类型，即有符号或无符号类型，对应于对象的动态类型，一种有符号或无符号类型，对应于 cv 限定版本对象的动态类型，聚合或联合类型，在其元素或非静态数据成员中包括上述类型之一（递归地包括子聚合或包含联合的元素或非静态数据成员），类型是对象的动态类型的（可能是 cv 限定的）基类类型，char 或 unsigned char 类型。

两个变化很小：glvalue 代替 lvalue，以及聚合/联合情况的澄清。

第三个更改提供了更强的保证（放宽了强别名规则）：类似类型的新概念现在可以安全地使用别名。

还有 C 措辞（C99；ISO/IEC 9899:1999 6.5/7；在 ISO/IEC 9899:2011 §6.5 ¶7 中使用完全相同的措辞）：

对象的存储值只能由具有以下类型 73) 或 88) 之一的左值表达式访问：与对象的有效类型兼容的类型，与对象的有效类型兼容的类型的限定版本对象，有符号或无符号类型，对应于对象的有效类型，有符号或无符号类型，对应于对象有效类型的限定版本，聚合或联合类型，包括一个其成员之间的上述类型（包括递归地，子聚合或包含联合的成员）或字符类型。 73) 或 88) 此列表的目的是指定对象可能或可能不会被别名的情况。

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严格别名不仅仅指指针，它也影响引用，我为 boost developer wiki 写了一篇关于它的论文，它很受欢迎，我把它变成了我的咨询网站上的一个页面。它完全解释了它是什么，为什么它让人们如此困惑以及如何处理它。 Strict Aliasing White Paper。特别是它解释了为什么联合是 C++ 的危险行为，以及为什么使用 memcpy 是唯一可跨 C 和 C++ 移植的修复程序。希望这会有所帮助。

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作为 Doug T. 已经写过的内容的附录，这是一个简单的测试用例，它可能会使用 gcc 触发它：

检查.c

#include <stdio.h>

void check(short *h,long *k)
{
    *h=5;
    *k=6;
    if (*h == 5)
        printf("strict aliasing problem\n");
}

int main(void)
{
    long      k[1];
    check((short *)k,k);
    return 0;
}

使用 gcc -O2 -o check check.c 编译。通常（对于我尝试过的大多数 gcc 版本）这会输出“严格别名问题”，因为编译器假定“h”不能与“check”函数中的“k”地址相同。因此，编译器会优化 if (*h == 5) 并始终调用 printf。

对这里感兴趣的是 x64 汇编代码，由 gcc 4.6.3 生成，在 ubuntu 12.04.2 for x64 上运行：

movw    $5, (%rdi)
movq    $6, (%rsi)
movl    $.LC0, %edi
jmp puts

所以 if 条件完全从汇编代码中消失了。

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根据 C89 的基本原理，标准的作者不想要求编译器给出如下代码：

int x;
int test(double *p)
{
  x=5;
  *p = 1.0;
  return x;
}

应该要求在赋值语句和返回语句之间重新加载 x 的值，以便允许 p 可能指向 x，并且对 *p 的赋值可能因此改变 x 的值}。编译器应该有权假定在上述情况下不会出现别名这一概念是没有争议的。

不幸的是，C89 的作者以这样一种方式编写了他们的规则，如果从字面上理解，即使是下面的函数也会调用未定义的行为：

void test(void)
{
  struct S {int x;} s;
  s.x = 1;
}

因为它使用 int 类型的左值来访问 struct S 类型的对象，而 int 不在可用于访问 struct S 的类型中。因为将结构和联合的所有非字符类型成员的所有使用视为未定义行为是荒谬的，所以几乎每个人都认识到至少在某些情况下，一种类型的左值可以用于访问另一种类型的对象.不幸的是，C 标准委员会未能定义这些情况是什么。

大部分问题是缺陷报告 #028 的结果，该报告询问了以下程序的行为：

int test(int *ip, double *dp)
{
  *ip = 1;
  *dp = 1.23;
  return *ip;
}
int test2(void)
{
  union U { int i; double d; } u;
  return test(&u.i, &u.d);
}

缺陷报告 #28 指出程序调用未定义行为是因为写入“double”类型的联合成员并读取“int”类型之一的操作调用了实现定义的行为。这种推理是荒谬的，但构成了有效类型规则的基础，它不必要地使语言复杂化，而对解决原始问题却无能为力。

解决原始问题的最佳方法可能是将有关规则目的的脚注视为规范性的，并使规则无法执行，除非在实际涉及使用别名的冲突访问的情况下。给定类似的东西：

 void inc_int(int *p) { *p = 3; }
 int test(void)
 {
   int *p;
   struct S { int x; } s;
   s.x = 1;
   p = &s.x;
   inc_int(p);
   return s.x;
 }

inc_int 中没有冲突，因为对通过 *p 访问的存储的所有访问都是使用 int 类型的左值完成的，并且 test 中没有冲突，因为 p 明显是从 struct S 派生的，并且到下一次使用 s 时，将通过 p 对该存储进行的所有访问都已经发生。

如果代码稍微改变...

 void inc_int(int *p) { *p = 3; }
 int test(void)
 {
   int *p;
   struct S { int x; } s;
   p = &s.x;
   s.x = 1;  //  !!*!!
   *p += 1;
   return s.x;
 }

这里，p 和标记行上对 s.x 的访问之间存在别名冲突，因为在执行时存在另一个引用将用于访问同一存储。

如果缺陷报告 028 说最初的示例调用了 UB，因为这两个指针的创建和使用之间存在重叠，这将使事情变得更加清晰，而无需添加“有效类型”或其他此类复杂性。

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Type punning 通过指针强制转换（与使用联合相反）是打破严格别名的主要示例。

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看了很多答案，觉得有必要补充一下：

严格的别名（我会稍微描述一下）很重要，因为：

内存访问可能很昂贵（性能方面），这就是为什么数据在写回物理内存之前在 CPU 寄存器中进行操作的原因。如果将两个不同 CPU 寄存器中的数据写入同一个内存空间，当我们用 C 编写代码时，我们无法预测哪些数据会“幸存”。在汇编中，我们手动编写 CPU 寄存器的加载和卸载代码，我们将知道哪些数据保持不变。但是 C（谢天谢地）抽象了这个细节。

由于两个指针可以指向内存中的同一位置，这可能会导致处理可能的冲突的复杂代码。

这个额外的代码很慢并且会损害性能，因为它执行额外的内存读/写操作，这些操作既慢又（可能）不必要。

严格的别名规则允许我们避免冗余机器代码，在这种情况下应该安全地假设两个指针不指向同一个内存块（另请参阅restrict 关键字）。

严格别名声明可以安全地假设指向不同类型的指针指向内存中的不同位置。

如果编译器注意到两个指针指向不同的类型（例如，int * 和 float *），它将假定内存地址不同并且它不会防止内存地址冲突，从而产生更快的机器代码。

例如：

让我们假设以下函数：

void merge_two_ints(int *a, int *b) {
  *b += *a;
  *a += *b;
}

为了处理 a == b（两个指针指向同一个内存）的情况，我们需要排序和测试我们将数据从内存加载到 CPU 寄存器的方式，所以代码可能会这样结束：

从内存中加载 a 和 b。将 a 添加到 b。保存 b 并重新加载 a。 （从 CPU 寄存器保存到内存，从内存加载到 CPU 寄存器）。将 b 添加到 a。将（从 CPU 寄存器）保存到内存中。

第 3 步非常慢，因为它需要访问物理内存。但是，需要防止 a 和 b 指向同一内存地址的情况。

严格的别名将允许我们通过告诉编译器这些内存地址明显不同来防止这种情况发生（在这种情况下，如果指针共享一个内存地址，这将允许进一步优化，但无法执行）。

这可以通过两种方式告诉编译器，通过使用不同的类型来指向。即： void merge_two_numbers(int *a, long *b) {...} 使用restrict 关键字。即： void merge_two_ints(int * restrict a, int * restrict b) {...}

现在，通过满足 Strict Aliasing 规则，可以避免第 3 步，并且代码将运行得更快。

事实上，通过添加 restrict 关键字，整个函数可以优化为：

从内存中加载 a 和 b。将 a 添加到 b。将结果保存到 a 和 b。

由于可能发生冲突（其中 a 和 b 将加倍而不是加倍），因此以前无法进行此优化。

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严格的别名不允许不同的指针类型指向相同的数据。

This article 应该可以帮助您全面了解问题。

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从技术上讲，在 C++ 中，严格的别名规则可能永远不适用。

注意间接的定义 (* operator)：

一元 * 运算符执行间接：应用它的表达式应该是指向对象类型的指针，或指向函数类型的指针，结果是一个左值，指向表达式指向的对象或函数。

同样来自the definition of glvalue

泛左值是一个表达式，它的求值决定了一个对象的身份，(...snip)

因此，在任何定义明确的程序跟踪中，glvalue 指的是一个对象。所以所谓的严格别名规则永远不适用。这可能不是设计师想要的。

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