reinterpret_cast、char *、および未定義の動作

Question

reinterpret_castがchar*（またはchar[N]）の場合、定義された動作はどのような場合ですか？私はこの質問に答えるために使用すべき親指のルールは何ですか？

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我々はthis questionから学んだように、次は未定義の動作です：

alignas(int) char data[sizeof(int)]; 
int *myInt = new (data) int;   // OK 
*myInt = 34;       // OK 
int i = *reinterpret_cast<int*>(data); // <== UB! have to use std::launder 

しかし、どの時点で我々はcharアレイ上reinterpret_castを行うと、それは未定義の動作にすることはできませ持つことができますか？ int開始のために生涯をしたとき

alignas(int) char data[sizeof(int)]; 
*reinterpret_cast<int*>(data) = 42; // is the first cast write UB? 
int i = *reinterpret_cast<int*>(data); // how about a read? 
*reinterpret_cast<int*>(data) = 4;  // how about the second write? 
int j = *reinterpret_cast<int*>(data); // or the second read? 

：

1. んnew、ちょうどreinterpret_cast：ここではいくつかの簡単な例ですか？それはdataの宣言とそれですか？もしそうなら、寿命はいつ終わるのですかdata？

2. ポインタがdataの場合はどうなりますか？

   char* data_ptr = new char[sizeof(int)]; 
   *reinterpret_cast<int*>(data_ptr) = 4;  // is this UB? 
   int i = *reinterpret_cast<int*>(data_ptr); // how about the read? 
   

3. 私はちょうどワイヤ上の構造体を受信し、条件付きで最初のバイトが何であるかに基づいて、それらをキャストしたいんですか？

   // bunch of handle functions that do stuff with the members of these types 
   void handle(MsgType1 const&); 
   void handle(MsgTypeF const&); 
   
   char buffer[100]; 
   ::recv(some_socket, buffer, 100) 
   
   switch (buffer[0]) { 
   case '1': 
       handle(*reinterpret_cast<MsgType1*>(buffer)); // is this UB? 
       break; 
   case 'F': 
       handle(*reinterpret_cast<MsgTypeF*>(buffer)); 
       break; 
   // ... 
   } 
   

これらのケースのUBのいずれかいますか？それらのすべてですか？この質問に対する答えはC++ 11からC++ 1zに変更されますか？

Answer 1

ここで遊んで二つの規則があります。

1. [basic.lval]/8、別名、厳格なエイリアシング規則：簡単に言えば、あなたはへのポインタ/参照を通じてオブジェクトにアクセスすることはできませんが間違ったタイプです。

2. [base.life]/8：単純に言えば、別のタイプのオブジェクトにストレージを再利用すると、最初に洗濯することなく古いオブジェクトへのポインタを使用することはできません。

これらのルールは、「メモリの場所」または「記憶域」と「オブジェクト」を区別するための重要な部分です。

あなたのコード例のすべてが同じ問題に餌食になる：タイプchar[sizeof(int)]のオブジェクトを作成します

alignas(int) char data[sizeof(int)]; 

：彼らはあなたがそれらをキャストするオブジェクトはありません。そのオブジェクトはではなく、であり、intではありません。したがって、そうでないかのようにアクセスすることはできません。それが読み書きかどうかは関係ありません。あなたはまだUBを挑発します。

同様：

char* data_ptr = new char[sizeof(int)]; 

もタイプchar[sizeof(int)]のオブジェクトを作成すること。

char buffer[100]; 

これはタイプchar[100]のオブジェクトを作成します。そのオブジェクトはMsgType1でもMsgTypeFでもありません。あなたはそれがどちらかと同じようにアクセスすることはできません。

ここでUBとは、最初のバイトを確認したときではなく、Msg*タイプの1つとしてバッファにアクセスしたときです。あなたのMsg*タイプがすべてコピー可能であれば、最初のバイトを読んでから、適切なタイプのオブジェクトにバッファをコピーするのはまったく問題ありません。

switch (buffer[0]) { 
case '1': 
    { 
     MsgType1 msg; 
     memcpy(&msg, buffer, sizeof(MsgType1); 
     handle(msg); 
    } 
    break; 
case 'F': 
    { 
     MsgTypeF msg; 
     memcpy(&msg, buffer, sizeof(MsgTypeF); 
     handle(msg); 
    } 
    break; 
// ... 
} 

ここでは、言語状態が未定義の動作であることについて説明しています。コンパイラがこれらのどれかでうまくいくのは良いことです。

この質問に対する回答はC++ 11からC++ 1zに変更されますか？

C++ 11（特に[basic.life]）ので明確いくつかの重要なルールがありました。しかし、ルールの背後にある意図は変わっていません。