C ++：在这些情况下，reinterpret_cast是最佳选择吗？

Question

这困扰了我很长时间：如何进行从任何东西char *到将二进制文件转储到磁盘的指针转换。

在C语言中，您甚至无需考虑。

double d = 3.14;
char *cp = (char *)&d;

// do what u would do to dump to disk

但是，在C ++中，每个人都说C-cast不被接受，我一直在这样做：

double d = 3.14;
auto cp = reinterpret_cast<char *>(&d);

现在这是从cppreference复制的，所以我认为这是正确的方法。

但是，我从多个消息来源读到这是UB。（例如，这个）所以我不禁要问是否有任何“ DB”方式（根据那篇文章，没有）。

我经常遇到的另一种情况是实现这样的API：

void serialize(void *buffer);

您将在其中将很多东西转储到此缓冲区。现在，我一直在这样做：

void serialize(void *buffer) {
    int intToDump;
    float floatToDump;

    int *ip = reinterpret_cast<int *>(buffer);
    ip[0] = intToDump;

    float *fp = reinterpret_cast<float *>(&ip[1]);
    fp[0] = floatToDump;
}

好吧，我想这也是UB。

现在，真的没有“ DB”方法可以完成这两项任务吗？我见过有人uintptr_t用来完成类似于sth的serialize任务，将指针与一起作为整数数学sizeof，但我猜这里也是UB。

即使他们是UB，编译器作者也通常会做一些合理的事情来确保一切正常。我对此表示同意：要求这不是不合理的事情。

因此，对于上述两个常见任务，我的问题确实是：

1. 真的没有“ DB”方法可以满足最终的C ++怪胎吗？
2. 除了我一直在做的以外，还有其他更好的方法来实现它们吗？

谢谢！

Answer 1

您的serialize实现行为是不确定的，因为您违反了严格的别名规则。简而言之，严格的别名规则表明，您不能通过指针或其他类型的引用来引用任何对象。有一个主要例外该规则虽然：任何对象可经由指针被引用到char，unsigned char或（因为C ++ 17） std::byte。请注意，此异常不适用于其他情况；一个char阵列可以不经由指针以外的类型来访问char。

这意味着您可以serialize通过如下更改使其功能良好定义：

void serialize(char* buffer) {
    int intToDump = 42;
    float floatToDump = 3.14;

    std::memcpy(buffer, &intToDump, sizeof(intToDump));
    std::memcpy(buffer + sizeof(intToDump), &floatToDump, sizeof(floatToDump));

    // Or you could do byte-by-byte manual copy loops
    // i.e.
    //for (std::size_t i = 0; i < sizeof(intToDump); ++i, ++buffer) {
    //    *buffer = reinterpret_cast<char*>(&intToDump)[i];
    //}
    //for (std::size_t i = 0; i < sizeof(floatToDump); ++i, ++buffer) {
    //    *buffer = reinterpret_cast<char*>(&floatToDump)[i];
    //}
}

在这里，不是强制转换buffer为不兼容类型的指针，而是std::memcpy强制转换为对象的指针以序列化为的指针unsigned char。这样，就不会违反严格的别名规则，并且程序的行为仍保持良好定义。请注意，确切的表示形式仍未指定；因为这将取决于您的CPU的耐久性。