通过浮点指针操作字节向量

Question

是否可以std::vector<unsigned char>通过其数据指针操作 an ，就好像它是 的容器一样float？

这是一个编译和（似乎？）按需要运行的示例（GCC 4.8，C++11）：

#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<unsigned char> bytes(2 * sizeof(float));
    auto ptr = reinterpret_cast<float *>(bytes.data());
    ptr[0] = 1.1;
    ptr[1] = 1.2;
    std::cout << ptr[0] << ", " << ptr[1] << std::endl;
    return 0;
}

此代码段成功地从字节缓冲区写入/读取数据，就好像它是一个float. 从阅读有关 reinterpret_cast我担心这可能是未定义的行为。我对理解类型别名细节的信心太小，无法确定。

代码片段是否如上文所述的未定义行为？如果是这样，是否有另一种方法来实现这种字节操作？

Answer 1

法律答复

不，这是不允许的。

C++ 不仅仅是“一堆字节”——编译器（以及更抽象的语言）被告知你有一个unsigned chars 的容器，而不是一个floats的容器。没有floats 存在，你不能假装它们存在。

您正在寻找的规则（称为严格别名）可以在 下找到[basic.lval]/8。

相反会起作用，因为允许（通过同一段落中的特殊规则）通过unsigned char*. 但是，在你的情况下，最快的安全和正确的方式来“搞定”一个float来自东西开始生活unsigned char是std::memcpy或std::copy字节数据到一个实际的float存在：

std::vector<unsigned char> bytes(2 * sizeof(float));
float f1, f2;

// Extracting values
std::memcpy(
   reinterpret_cast<unsigned char*>(&f1),
   bytes.data(),
   sizeof(float)
);

std::memcpy(
   reinterpret_cast<unsigned char*>(&f2),
   bytes.data() + sizeof(float),
   sizeof(float)
);

// Putting them back
f1 = 1.1;
f2 = 1.2;

std::memcpy(
   bytes.data(),
   reinterpret_cast<unsigned char*>(&f1),
   sizeof(float)
);

std::memcpy(
   bytes.data() + sizeof(float),
   reinterpret_cast<unsigned char*>(&f2),
   sizeof(float)
);

只要这些字节float在您的系统上形成有效的表示，就可以了。诚然，它看起来有点笨拙，但快速的包装器功能将使它的工作变得简单。

假设您只关心floats 并且不需要可调整大小的缓冲区，一个常见的替代方法是生成一些std::aligned_storage然后在结果缓冲区中做一堆新的放置。从 C++17 开始，您也可以使用std::launder，尽管在这种情况下调整向量的大小（读取：重新分配其缓冲区）也是不可取的。

此外，这些方法非常复杂，会导致复杂的代码，并非所有读者都能理解。如果您可以清洗您的数据，使其“是”一系列floats，那么您不妨一开始就让自己变得友善std::vector<float>。根据上述内容，unsigned char*如果您愿意，可以获取和使用该缓冲区的 。

应该注意的是，在野外有很多代码使用您的原始方法（特别是在具有准系统 C 传统的旧项目中）。在许多实现中，它似乎有效。但是，人们普遍认为它是有效和/或安全的，如果您依赖它，您很容易“重新排序”（或其他优化）指令。

对冲投注答案

对于它的价值，如果您禁用严格别名（GCC 允许将其作为扩展，而 LLVM 甚至没有实现它），那么您可能可以摆脱原始代码。小心点。