将char*转换为void**后进行读写操作在C语言中是否合法？

问题背景 #

给定以下C代码：

char * bufPtr = ...; // 指向一个剩余至少sizeof(void *)个字符的char数组
void *ptr1 = ...;
void *ptr2;

假设bufPtr已正确对齐，请问以下两行代码是否合法？

*(void **)bufPtr = ptr1; // (1)
ptr2 = *(void **)bufPtr; // (2)

已知char *可以别名任意类型，但不确定这种允许是否适用于反向情况——即把char*转换为其他类型指针后进行读写操作。

更新：代码库基于C语言，优先关注C语言下的结论，原本以为C和C++规则类似，可能存在误解。

结论与解释 #

这两行代码在C标准下是合法且行为定义良好的，前提是bufPtr满足对齐要求（题目已明确该前提），具体原因如下：

1. C标准的类型别名与对象表示规则
   C标准允许使用char*访问任何对象的字节表示，同时也允许在足够大且正确对齐的字符数组存储区域中，通过写入其他类型的对象表示来“创建”该类型的对象，后续通过对应类型的指针访问这个对象是合法的。

2. 对两行代码的具体分析

   • 代码(1)：将bufPtr转换为void**后解引用赋值，本质是把ptr1的二进制表示（即void*类型的对象表示）写入到bufPtr指向的字符数组区域。由于数组剩余空间足够容纳void*的大小，且bufPtr对齐正确，这个操作符合标准，不会触发未定义行为。
   • 代码(2)：通过void**读取之前写入的内容并赋值给ptr2，本质是读取void*类型的对象表示并还原为void*值，行为完全定义良好。

3. 与C++的差异
   C++的类型系统规则更严格，这种直接将char*转换为其他类型指针并读写的操作可能会触发未定义行为，但C标准明确允许这种用法，二者在这一点上确实存在差异。

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