C++严格别名规则与未定义行为：代码是否违规触发UB？

代码背景 #

待审查的模板函数如下：

template <typename DestType, typename SourceType>
inline void transferDataAndUpdateSpan(MyArray<DestType>& to, MySpan<const SourceType>& source)
{
    static_assert(sizeof(DestType) == sizeof(SourceType), "Data size mismatch!!");
    to.resize(source.size());
    memcpy(to.data(), source.data(), sizeof(SourceType) * source.size());
    source = { (SourceType*)to.data(), to.size() };
}

注：MySpan是std::span的别名，MyArray是可接收指针与大小的容器。

核心问题解答 #

1. 是否违反严格别名规则？ #

答案是：当DestType和SourceType不属于严格别名规则的例外情况时，会违反规则。

严格别名规则的核心要求是：不同类型的指针不能用来访问同一块内存，除非满足特定例外——比如用char*/unsigned char*/std::byte*访问任意类型内存，或者两个类型是标准布局且有共同初始序列，或者其中一个是另一个的基类等。

这里to.data()返回DestType*，被强制转换为SourceType*，如果这两个类型是完全无关的（比如int和std::string，或者float和自定义结构体），后续通过source（指向const SourceType的span）访问这块原本存储DestType对象的内存，就直接违反了严格别名规则。

只有当DestType和SourceType是同一类型，或者符合上述例外条件时，才不会违反规则。但模板本身没有对这两个类型做限制，所以只要传入不兼容的类型，就会触发规则违规。

2. 是否触发未定义行为（UB）？ #

答案是：会触发UB，且存在多重原因。

• 首先，违反严格别名规则本身就是C++标准明确规定的UB场景，编译器可能会基于"不同类型指针不会指向同一块内存"的假设做优化，导致代码运行时出现数据错乱、读取到脏值等不可预料的问题。
• 其次，MyArray<DestType>管理的内存中存储的是DestType对象，强制转换为SourceType*后，相当于把这些内存当作SourceType对象来使用。如果SourceType有非平凡的构造/析构函数，或者内存没有被正确初始化为SourceType对象的状态，那么访问这些"伪SourceType对象"也属于UB。

举个简单例子：如果DestType是int，SourceType是double，把int的内存直接当作double访问，既违反严格别名，又属于访问未正确构造的double对象，完全是未定义行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dean