便携式数据重新解释

Question

我想以便携方式（C99）将一种类型的数据重新解释为另一种类型。 我不谈论投射，我想要一些给定数据的重新解释。 此外，通过 portable 我的意思是它不会破坏C99规则 - 我不意味着重新解释的值在所有系统上都是相同的。

我知道3种不同的重新解释数据的方法，但其中只有两种是可移植的：

1. 这不是便携式的 - 它打破了严格的别名规则。

   /* #1 Type Punning */
   
   float float_value = 3.14;
   int *int_pointer = (int *)&float_value;
   int int_value = *int_pointer;
   

2. 这是依赖于平台的，因为它在写入int后会从联合中读取float值。但它不会违反任何C99规则，因此应该有效（如果sizeof(int) == sizeof(float)）。

   /* #2 Union Punning */
   
   union data {
     float float_value;
     int int_value;
   };
   
   union data data_value;
   data_value.float_value = 3.14;
   int int_value = data_value.int_value;
   

3. 只要sizeof(int) == sizeof(float)

   ，就可以了

   /* #3 Copying */
   
   float float_value = 3.14;
   int int_value = 0;
   memcpy(&int_value, &float_value, sizeof(int_value));
   

我的问题：

1. 这是对的吗？
2. 您是否知道以便携式方式重新解释数据的其他方法？

Answer 1

解决方案2 便携式 - 通过工会的类型惩罚在C99中一直是合法的，并且它在TC3中明确说明，它在6.5.2.3节中添加了以下脚注：

  

如果用于访问union对象内容的成员不是   与上次用于在对象中存储值的成员相同，   值的对象表示的适当部分是   如上所述，重新解释为新类型中的对象表示   在6.2.6（一个过程有时被称为＆＃34;类型双关语＆＃34;）。这可能是一个   陷阱表示。

附件J仍然将其列为未指明的行为，这是一个已知的缺陷，并已通过C11更正，但已更改

  

存储在[中的最后一个工会成员以外的工会成员的值未指定]

到

  

与最后存储的成员之外的union成员对应的字节值   进入[未指定]

这并不是什么大不了的事，因为附件只是提供信息，而不是规范性的。

请记住，您仍然可能会遇到未定义的行为，例如

• 创建陷阱表示
• 在成员具有指针类型的情况下违反别名规则（无论如何都不应通过类型惩罚转换，因为不需要统一的指针表示）
• 如果联盟成员具有不同的大小 - 只有商店上次使用的成员的字节具有指定的值;特别是，将值存储在较小的成员中也会使较大成员的尾随字节无效
• 如果成员包含填充字节，它总是采用未指定的值

Answer 2

1. 联合解决方案定义为C中的memcpy（AFAIK，C ++中的UB），请参阅DR283

2. 可以将指针强制转换为指向（signed / unsigned /）char的指针，所以

   unsigned char *ptr = (unsigned char*)&floatVar;
   

   然后访问ptr [0]到ptr [sizeof（floatVar）-1]是合法的。

Answer 3

为了安全起见，我会使用字节数组（unsigned char）而不是'int'来保存值。

Answer 4

数据类型int是非可移植类型的示例，因为字节顺序可以更改平台之间的字节顺序。

如果您想要可移植，则需要定义自己的类型，然后在要移植到的每个平台上实现它们。然后为您的数据类型定义转换方法。据我所知，这是完全控制字节顺序等的唯一方法。

Answer 5

如果要避免严格别名规则，则需要先转换为char指针：

float float_value = 3.14;
int *int_pointer = (int *)(char *)&float_value;
int int_value = *int_pointer;

但请注意，您可能拥有sizeof(int) > sizeof(float)，在这种情况下，您仍会获得未定义的行为