C11标准effective type概念理解：代码分析验证及相关疑问

背景与标准规则摘录 #

本人在理解C11标准中的effective type和strict aliasing概念时存在困惑，目前对effective type有一定理解但仍有疑问。现将C11标准6.5p6中关于effective type的两条核心规则摘录如下：

1. 若通过非字符类型左值向无声明类型的对象存储值，则该左值类型成为该对象本次及后续非修改访问的有效类型；
2. 对无声明类型对象的所有其他访问，对象的有效类型即为访问所用左值的类型。
   注：分配所得对象无声明类型。

本人认为“所有其他访问”仅指通过字符类型左值向无声明类型对象存储值的场景，并编写了两段代码进行分析：

• 第一段代码：先通过unsigned char指针给malloc分配的对象赋值，再用signed char指针读取，认为此时对象有效类型变为signed char；
• 第二段代码：先通过unsigned int指针赋值，再用signed int指针读取，认为对象有效类型仍为unsigned int。

问题1：上述两段代码的分析是否正确？ #

你的分析是正确的，原因如下：

• 第一段代码：unsigned char属于字符类型，存储操作触发规则2，该存储访问的有效类型为unsigned char；后续用signed char读取属于规则2的“其他访问”，因此本次读取的有效类型为访问所用的signed char类型。
• 第二段代码：unsigned int是非字符类型，存储操作触发规则1，对象的有效类型被设置为unsigned int；后续用signed int读取属于“非修改访问”，因此沿用规则1设定的unsigned int作为有效类型。

问题2：体现两条规则差异的另一个示例 #

规则1场景（非字符类型存储+后续非修改访问）

#include <stdlib.h>

int main() {
    void *buf = malloc(sizeof(double));
    // 非字符类型左值存储，触发规则1，有效类型设为double
    double *d_ptr = buf;
    *d_ptr = 3.1415926;
    
    // 后续非修改访问，有效类型保持为double
    const double val = *(const double*)buf;
}

此场景中，一旦通过非字符类型完成存储，后续所有非修改访问的有效类型固定为该存储类型，不受读取用左值类型影响。

规则2场景（字符类型存储+多类型读取）

#include <stdlib.h>

int main() {
    void *buf = malloc(sizeof(int));
    // 字符类型左值存储，触发规则2，本次存储的有效类型为unsigned char
    unsigned char *uc_ptr = buf;
    *uc_ptr = 0xFF;
    
    // 用signed char读取，有效类型为signed char
    signed char sc_val = *(signed char*)buf;
    // 用char读取，有效类型为char
    char c_val = *(char*)buf;
}

此场景中，每次访问（无论存储还是读取）的有效类型都等于当前所用左值的类型，没有固定的后续有效类型。

问题3：“所有其他访问”包含的场景 #

除了你提到的通过字符类型左值存储的场景外，还包括：

• 对无声明类型对象的所有读取操作：只要不是规则1中“非字符类型存储后的非修改访问”，读取所用左值的类型即为有效类型；
• 非字符类型左值的修改存储操作：若已通过某非字符类型完成存储，之后再次用其他非字符类型左值修改存储对象，此时属于新的存储操作，会触发规则1的新实例，对象有效类型更新为新的左值类型；
• 跨类型的修改访问：比如用float指针修改之前用int指针存储的无声明类型对象，此时有效类型会更新为float（规则1），属于“其他访问”范畴。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user24723440