C++ strict aliasing规则疑问：指针别名合法性、对齐要求及违例判定

以下回答均针对C++标准规范：

1. char指针转其他类型指针的合法性 #

首先需要明确：C++的strict aliasing规则仅允许char*、unsigned char*、std::byte*三类指针别名任意类型的内存，反过来不允许任意类型指针别名char类型的内存，除非对应内存区域已经存在该类型的有效对象。
你给出的示例：

char myChars[4];
int* pInt = (int*)myChars; // 该强转本身语法合法，但后续访问需满足前提

• 如果你只是将该char数组作为原始缓冲区，后续会通过placement new在对应地址创建int对象，那这个写法完全合法，也是工程中常用的缓冲区使用方式：

  new (pInt) int(10); // 在缓冲区上构造int对象
  *pInt = 20; // 此时访问符合规则
  

• 如果你没有在缓冲区上构造int对象，直接通过*pInt读写内存，就属于strict aliasing违规，是未定义行为。

你提到的int* myNewInt = (int*)malloc(sizeof(int));合法的逻辑和上述场景一致：malloc返回的是未构造对象的原始存储，你可以在上面构造int对象后访问，不属于违规。
你标注的float* pFloat = (float*) pInt;确实属于strict aliasing违规，int和float是不兼容的类型，没有互相别名的权限。

2. 对齐要求相关问题 #

• 任何指针类型的转换，都要求目标地址符合目标类型的对齐要求，否则指针本身就是无效值，访问会触发未定义行为。由于char类型的对齐要求是1，所以任意地址转char都不会有对齐问题，但char转其他类型必须满足目标类型的对齐要求。
• 栈上分配的普通char数组默认仅保证1字节对齐，确实无法满足int、float等类型的对齐要求，该说法正确。如果需要栈上的对齐缓冲区，可以用alignas关键字声明：

  alignas(int) char myChars[4]; // 该数组对齐要求和int一致
  

• new和malloc默认返回的地址符合所有基础类型的最大对齐要求，因此默认不会出现对齐问题（如果是自定义的过对齐类型，需要用专门的对齐分配接口）。

3. strict aliasing规则的约束阶段 #

strict aliasing规则仅约束内存的访问行为，不约束指针的赋值、转换行为：只要你不通过不兼容类型的指针访问内存，单纯的指针类型转换哪怕完全不匹配，也不会触发未定义行为。
针对你给出的示例：

MyStruct myStructObj;
float* pFloat = &myStructObj.myInt; // 单纯赋值本身不违规，仅在访问*pFloat时违规
pFloat += 1;

只要你没有在偏移前访问*pFloat，之前的错误赋值不会导致程序存在UB。如果偏移后的地址确实指向myStructObj.myFloat且对齐正确，此时访问*pFloat是合法的。但该写法非常不推荐：结构体成员之间可能存在内存填充，你无法保证pFloat +=1刚好偏移到myFloat的地址。

你给出的第二种写法：

float* pFloat = (float*)(((char*)&myStructObj.myInt) + sizeof(int));

也不保证合法，核心问题还是结构体可能存在内存填充，&myStructObj.myInt + sizeof(int)不一定等于&myStructObj.myFloat的地址。如果一定要通过指针偏移获取结构体成员地址，应该使用标准offsetof宏：

float* pFloat = (float*)((char*)&myStructObj + offsetof(MyStruct, myFloat));

该写法是符合规则的：char*可以别名结构体的内存，偏移到对应成员的地址后，只要该地址确实存在float类型的有效对象，访问就不会触发strict aliasing违规。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zebrafish