将C++结构体别名化为其首个成员是否违反strict aliasing规则？

先来看你给出的示例代码：

struct S { int x; }; 
int func() { 
    S s{2}; 
    return (int &)s; // Equivalent to *reinterpret_cast<int *>(&s) 
}

你提到这种写法很常见，而且标准确实保证这个单成员标准布局结构体没有前置填充，这点没错。但对照C++17 [basic.lval]/11的strict aliasing规则，看起来好像找不到直接对应的条款？我们先再明确一下这条规则的内容：

若程序尝试通过以下类型之外的glvalue访问对象的存储值，则行为未定义：

• (11.1) 对象的dynamic type，
• (11.2) 对象dynamic type的cv限定版本，
• (11.3) 与对象dynamic type相似的类型（定义见7.5），
• (11.4) 与对象dynamic type对应的有符号或无符号类型，
• (11.5) 与对象dynamic type的cv限定版本对应的有符号或无符号类型，
• (11.6) 聚合或联合类型，其元素或非静态数据成员包含上述类型之一（递归包含子聚合或所含联合的元素或非静态数据成员），
• (11.7) 对象dynamic type的（可能带cv限定的）基类类型，
• (11.8) char、unsigned char或std::byte类型。

你已经注意到，这里的条款都是针对执行访问的glvalue的类型，而这段代码里glvalue的类型是int，所以11.6（要求glvalue是聚合/联合类型）确实不适用。那这段代码到底合不合法？

答案是：这段代码的行为是完全定义良好的，它符合条款(11.1)的规定。

为什么这么说？关键在于标准对标准布局结构体的特殊规定：C++17 [class.mem]/20明确指出，指向标准布局结构体对象的指针（经过适当的reinterpret_cast转换后）会指向它的第一个非静态数据成员，反之亦然。对于struct S这种只有一个int成员的标准布局结构体来说，&s的地址和&s.x的地址是完全相同的，而且整个结构体的存储没有额外填充，所以reinterpret_cast<int*>(&s)本质上等价于&s.x。

当你用int&去绑定s时，实际访问的是s.x这个int类型的对象——而此时glvalue的类型是int，正好是被访问对象（s.x）的dynamic type，完全符合(11.1)的要求。

换个角度理解：虽然代码写法上是直接cast整个结构体对象，但由于标准布局的特性，这个操作实际上等同于访问结构体的唯一成员，而不是直接访问结构体对象本身，所以并没有违反strict aliasing规则。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者M.M