这是否违反严格别名规则？任意类型指针能否别名char指针？

1. Foo模板类示例是否违反严格别名规则？ #

示例代码： #

template <typename T>
struct Foo
{
    struct ControlBlock { unsigned long long numReferences; };
    Foo()
    {
        char* buffer = new char[sizeof(T) + sizeof(ControlBlock)];
        // 构造控制块
        new (buffer) ControlBlock{};
        // 在控制块后构造T类型对象
        this->ptr = buffer + sizeof(ControlBlock);
        new (this->ptr) T{};
    }
    char* ptr;

    T* get() { 
        // 此处将char*转为T*
        return (T*)ptr;
    }
};

结论： #

在对齐要求满足的前提下，该示例不违反严格别名规则。

原因： #

严格别名规则的核心要求是：只能通过与内存中实际存在的对象类型兼容的左值访问内存区域。只有char/unsigned char/std::byte属于例外，允许用这三类的左值访问任意类型的对象，反向不成立。
这段代码合法的原因不是“T可以别名char”，而是你已经通过placement new操作，在ptr指向的内存位置构造了一个类型为T的有效对象。此时这块内存的实际有效对象类型就是T，你将指向该内存的char*转换为T*，再通过T*访问这个T类型对象，完全符合严格别名规则的要求。

额外注意：这段代码存在一个独立于严格别名的风险：buffer + sizeof(ControlBlock)得到的地址，必须满足T类型的对齐要求。如果ControlBlock的大小不是T对齐要求的整数倍，会出现未对齐访问的未定义行为。

2. char转float访问示例是否合法？ #

示例代码： #

char* buffer = (char*)malloc(16);
float* pFloat = buffer;
*pFloat = 6; // 任意类型指针可以别名char指针吗？
// 如果上面的代码非法，那么下面的写法呢：
new (pFloat) float; // 在指针指向位置placement new构造float对象
*pFloat = 7; // 现在是否合法？

分场景结论： #

1. 直接执行*pFloat = 6：非法，属于未定义行为
   此时malloc返回的内存仅属于原始字符存储，还没有构造任何float类型的对象。你用float类型的左值去访问这块还没有float对象的原始存储，既不符合严格别名规则，也违反了对象生命周期的要求。
2. 执行placement new后执行*pFloat =7：对齐满足的前提下合法
   placement new在该地址构造了一个有效的float对象，此时这块内存的实际对象类型为float，用float类型左值访问它完全符合规则。

3. 关于float缓冲区使用的疑问 #

• 如果你拿到的是char*类型的原始内存，要用作float数组缓冲区：C标准要求你必须为每个float元素逐个执行placement new构造，才能合法访问元素。如果float的默认构造是平凡的，主流编译器通常会允许直接访问，但这属于编译器拓展，C20之前的标准层面属于未定义行为。
• 如果你直接把malloc返回的地址赋值给float*，也不能直接作为float缓冲区使用。malloc仅分配原始内存，不会构造任何对象，你仍然需要先为每个元素执行构造操作。只有你用new float[N]分配内存时，才会自动完成所有元素的默认构造，分配完成即可直接使用。

补充：C20引入了“隐式生存期类型”的规则，对于float这类默认构造平凡的类型，调用malloc、new char[]这类分配函数时，会在存储中隐式创建对应类型的对象。C20及更高标准下，只要地址对齐满足要求，不需要显式调用placement new即可直接访问。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zebrafish