是否有符合标准的方法在 C++ 中进行零拷贝 IPC？

Question

我有一个应用程序当前从流（套接字、命名、管道、stdin 等）中读取数据到char缓冲区中，然后使用reinterpret_cast将 a Foo *（其中Foo是 POD）指向缓冲区的中间，然后处理通过该指针的缓冲区。

现在，这打破了严格的别名规则，尽管我怀疑它在实践中是否真的会导致问题。尽管如此，在标准 C++ 中是否有一种可接受的方法来做到这一点？因为我们可能会以这种方式传输 100 千兆字节的数据，并且在任何情况下都不想引入将这些数据从缓冲区复制到带有memcpy.

需要明确的是，代码如下所示：

MessageData *msg = new MessageData();
while (ipc.we_have_data()) {
   ipc.read(msg);
   char *buf = msg->data();
   Header *h = reinterpret_cast<Header *>(buf);
   if (h->tag == 0) {
      Payload *p = reinterpret_cast<Payload *>(buf + sizeof(Header));
      do_stuff_with_payload(p);
   } else if (h->tag == 1) {
      // etc...
   }
}

我意识到可能存在对齐问题，但目前我不关心这些问题。数据是由同一个编译器在同一个平台上生成的，因此结构成员的布局不同不存在问题。但是，据我所知，这在技术上打破了严格的别名规则。

有没有一种不违反严格别名规则的有效方法？

还是我完全错了，按照这些规则就好了？

如果是这样，为什么？

编辑：一条已删除的评论指出了别名规则的这个定义，即char *获得免费通行证。所以，我的例子实际上并没有违反严格的别名规则。有人知道标准的正确部分吗？

Answer 1

不幸的是，该标准对于处理读入字符缓冲区的结构化数据不是很友好。只允许相反的情况：如果您知道要读取 POD 对象，则可以构建一个对象并将其转换为 char 指针的地址传递给任何能够用实际数据填充它的函数，然后使用它通常情况下。

提供的自由通道仅char *允许在字节级别处理对象，但严格的别名规则通常禁止确定 char 缓冲区实际上包含对象。无论如何，这里的较高风险是对齐问题。

对于其余的，编译器的特定实现完全可以忽略严格的别名规则。然后发生的事情是标准未定义的，但如果您向编译器传递适当的标志，则可以由编译器完美定义。然后，您的程序可能会因不同的编译器或同一编译器的不同配置而中断，因此它将存在可移植性问题，但只要有明确的记录，这可能是可以接受的 - 并且您确信不会出现对齐问题......