Question

例如，我有一个结构定义

struct Data { 
    uint8_t data1; 
    uint16_t data2;
    virtual uint8_t getData1() { return data1; }
    virtual uint16_t getData2() { return data2; } 
}

我有一个字节数组

uint8_t data[3];

这样做是否安全：

Data *d = (Data*)data;

我问，因为我读了一个带有虚函数的类存储虚拟表指针，并没有标准定义它存储在对象中。另外，如果我从Data继承，例如

struct Data2 : Data { uint8_t data3; 
virtual uint8_t getData3() { return data3; } }

Data2对象中成员变量的顺序是什么存储？如果我在一个字节数组上转换Data2结构，它将在订单data1，data2，data3？提前谢谢。

Answer 1

在c ++中，c style cast被解释为一个等效的c ++强制转换，最具限制性的仍然可以完成转换。在这种情况下，它是reinterpret_cast。

reinterpret_cast上的文档列举了每个已定义的用例。不幸的是，您的情况被禁止取消引用结果指针。虚拟方法的存在与此无关。

请注意，执行相反操作并将Data *强制转换为uint8_t *以检查其表示形式是合法的。将此类uint8_t*投回Data*也是合法的。

修改：如果您的目标是为Data的实例提供存储空间，则可以使用std::aligned_storage和placement new。 std::aligned_storage提供了一个安全的内存位置，可以在其中构造一个类型的实例，并且placement new允许您指定构造实例的位置。但是，如果您打算存储派生类型，这将无法正常工作。

Answer 2

通常，当某些数据结构的字节数组出现时，开发人员有责任确保此结构的二进制布局。在您的示例中，二进制布局可能会有很大差异，而vtable的存在只是其中一个问题。另一个问题是字段的对齐。它通常取决于编译选项。例如，如果对齐是4个字节，那么结构的一侧将是至少8个字节+与vtable相关的指针，这显然不适合3个字节的数组。因此，在这种情况下执行演员表和/或深拷贝将导致严重的麻烦。

要确保结构大小正确，您可以使用#pragma pack或类似的构造和静态断言，如下所示：

#pragma pack(push, 1) // make sure that fields are packed

struct Data { 
uint8_t data1; 
uint16_t data2;
};

#pragma pack(pop) // restore initial alignment settings

static_assert(sizeof(Data) == 3, "Data struct layout is not correct");

另一个问题是strict aliasing rules，它会引爆未定义的行为，因为不允许指向Data的指针为指向uint8_t的指针设置别名。所以在这种情况下需要双重转换（或深拷贝），因此编译器不会对指针做太多假设：

Data *d = reinterpret_cast< Data * >(reinterpret_cast< ::std::uintptr_t >(data));

另一个问题可能是用数组写的uint16_t字段的不同字节序，但不幸的是没有直接的方法来处理它。

在字节数组上构建具有虚函数的结构是否安全？

2 个答案: