C++23中指针可互转换类型的类型双关是否不受严格别名规则限制？

你的原代码存在未定义行为，核心问题在于违反了严格别名规则：

1. 严格别名规则的限制
   根据C++23 [basic.lval]/11，只有当glvalue的类型属于特定允许的集合时，才能用它访问对象的存储值。S<true>和S<false>是不同的模板实例化类型，既不属于彼此的动态类型，也不满足「相似类型」的定义（相似类型仅允许cv限定、指针/成员指针/数组的cv差异等，不包含模板参数值不同的实例）。因此，通过reinterpret_cast<S<false>*>(this)生成的S<false>类型glvalue访问S<true>对象的存储，属于未定义行为。

2. 指针可互转换的误解
   你提到的「传递性」是错误的：C++标准中没有规定指针可互转换关系具有传递性。S<true>与它的x成员是指针可互转换的，S<false>与它的x成员也是，但这并不意味着S<true>和S<false>的对象之间是指针可互转换的——指针可互转换仅适用于同一对象、标准布局类的首成员/基类子对象、同一联合的成员这些直接场景。

布局兼容的核心价值并非允许跨类型的指针访问，而是解决以下场景的定义性问题：

• 字节复制的合法性：用memcpy等函数在两个布局兼容的标准布局类型对象之间复制字节，结果是定义良好的（[class.mem.general]/23）。
• 联合的跨成员访问：如果联合的两个成员是布局兼容的标准布局类型，那么活跃其中一个成员后，可以安全读取另一个成员的公共初始序列（[class.union]/2）。
• 指针比较的一致性：布局兼容的标准布局类型的指针经reinterpret_cast后，比较结果与原指针的比较结果一致（[expr.reinterpret.cast]/7）。

如果将x移到非模板基类中，代码变为：

#include <type_traits>

struct Base { int x; };
template<bool B> struct S : Base {
  void go() {
    ++x;
    if constexpr (B)
      reinterpret_cast<S<false>*>(this)->go();
  }
};
static_assert(std::is_standard_layout_v<S<true>> && std::is_standard_layout_v<S<false>>);

int main() {
  S<true>{}.go();
  return 0;
}

此时代码是合法的，原因如下：

• S<true>和S<false>仍为布局兼容的标准布局类，且它们的基类Base是完全相同的类型。
• 当通过reinterpret_cast<S<false>*>(this)访问x时，实际是访问继承自Base的成员，编译器会隐式将S<false>*转换为Base*。根据严格别名规则[basic.lval]/11.6，允许通过基类类型的glvalue访问派生类对象的基类子对象——这里Base是S<true>的基类，glvalue指向的正是对象的Base子对象，完全符合规则要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user3188445