Question

我第一次使用struct指针，我似乎无法理解这里发生的事情。我的测试应用xor的基本属性，即x ^ y ^ y = x，但不是在C？

以下代码在我的主程序中，并准确恢复所有“test”字母（我继续在屏幕上打印，但我省略了很多垃圾以便保持这个问题简短（呃）））。结构“aes”指的是这个定义：

typedef uint32_t word;

struct aes {

word iv[4];
word key[8];
word state[4];
word schedule[56];

};

正如上下文所暗示的那样，封装项目是一个AES实现（我试图通过尝试新技术来加速我当前的实现）。

在我的测试中，make_string和make_state可靠地工作，即使在相关函数中也是如此，但是为了参考：

void make_string (word in[], char out[]) {

for (int i = 0; i < 4; i++) {

    out[(i * 4) + 0] = (char) (in[i] >> 24);
    out[(i * 4) + 1] = (char) (in[i] >> 16);
    out[(i * 4) + 2] = (char) (in[i] >>  8);
    out[(i * 4) + 3] = (char) (in[i]      );

}

}

void make_state(word out[], char in[]) {

for (int i = 0; i < 4; i++) {

    out[i] =    (word) (in[(i * 4) + 0] << 24) ^
                (word) (in[(i * 4) + 1] << 16) ^
                (word) (in[(i * 4) + 2] <<  8) ^
                (word) (in[(i * 4) + 3]      );

}

}

无论如何，这是可行的块。我试图通过将其存放在一个函数中来模块化这个功能：

char test[16] = {
    'a', 'b', 'c', 'd',
    'e', 'f', 'g', 'h',
    'i', 'j', 'k', 'l',
    'm', 'n', 'o', 'p'
};

aes cipher;

struct aes * work;

work = &cipher;

make_state(work->state, test);

work->state[0] ^= 0xbc6378cd;
work->state[0] ^= 0xbc6378cd;

make_string(work->state, test);

虽然这段代码有效，但通过将它传递给函数来做同样的事情却不会：

void encipher_block (struct aes * work, char in[]) {

    make_state(work->state, in);

    work->state[0] ^= 0xff00cd00;

    make_string(work->state, in);

}

void decipher_block (struct aes * work, char in[]) {

    make_state(work->state, in);

    work->state[0] ^= 0xff00cd00;

    make_string(work->state, in);

}

然而，通过在encipher和decipher中删除make_state和make_string调用，它可以正常工作！

make_state(work->state, test);

encipher_block(&cipher, test);
decipher_block(&cipher, test);

make_string(work->state, test);

所以要澄清一下，我没有问题！我只是想了解这种行为。

Answer 1

将char更改为unsigned char。 char可能已签名，可能在您的系统上，这会在转换为其他整数类型和转移时导致问题。

在(char) (in[i] >> 24)中的表达式make_string中，无符号的32位整数被转换为带符号的8位整数（在C实现中）。此表达式可能会将值转换为char中无法表示的值char，特别是128到255之间的值。根据C 2011 6.3.1.3 3，结果是实现定义或实现 - 引发了定义的信号。

在(word) (in[(i * 4) + 3] )中的make_state表达式中，in[…]是char，它是一个带符号的8位整数（在C实现中）。根据C 2011 6.3.1.1中定义的常规整数促销，此char转换为int。如果char为否定，则生成的int为负数。然后，当它被转换为无符号的word时，效果是符号位以高24位复制。例如，如果char的值为-166（0x90），则结果为0xffffff90，但您需要0x00000090。

在此代码中将char更改为unsigned char。

此外，在make_state中，in[(i * 4) + 0]应在左移之前投放到word。这是因为它将以unsigned char开头，在轮班之前提升为int。如果它具有高位设置的某个值，例如0x80，则将其向左移位24位会产生一个无法在int中表示的值，例如0x80000000。根据C 2011 6.5.7 4，行为未定义。

这在大多数C实现中都不会成为问题;二进制补码通常用于有符号整数，结果将根据需要进行换行。另外，我希望这是编译器开发人员设计的模型情况，因为它是一种非常常见的代码结构。但是，为了提高可移植性，转换为word将避免溢出的可能性。

Answer 2

make_state()函数会覆盖第一个参数中传递的数组。如果您将encipher_block()和decipher_block()实体放入内联，则可以获得：

/* encipher_block inline */
make_state(work->state, in);
work->state[0] ^= 0xff00cd00;
make_string(work->state, in);

/* decipher_block inline */
make_state(work->state, in);    /* <-- Here's the problem */
work->state[0] ^= 0xff00cd00;
make_string(work->state, in);

我无法理解struct指针和XOR的这种行为

2 个答案: