Kiedy i jak jest dozwolona konwersja do wskaźnika znaków?

Question

Możemy przyjrzeć się reprezentacji obiektu typu T, konwertując obiekt T*, który wskazuje na ten obiekt na char*. Przynajmniej w praktyce:

int x = 511; 
unsigned char* cp = (unsigned char*)&x; 
std::cout << std::hex << std::setfill('0'); 
for (int i = 0; i < sizeof(int); i++) { 
    std::cout << std::setw(2) << (int)cp[i] << ' '; 
} 

ten wyprowadza reprezentację 511 na moim systemie: ff 01 00 00.

Występuje tu (na pewno) pewne zachowanie związane z implementacją. Która z odlewów pozwala mi przekonwertować int* na unsigned char* i jakie konwersje powodują, że ta obsada ma miejsce? Czy przywołuję niezdefiniowane zachowanie, gdy tylko rzucę? Czy mogę obsłużyć dowolny typ T*? Na czym mogę polegać, kiedy to robię?

Answer 1

Który z rzutów pozwala mi przekonwertować int* na unsigned char*?

Odlewanie w stylu C w tym przypadku jest takie samo jak reinterpret_cast<unsigned char*>.

Czy mogę rzucić dowolny typ T * w ten sposób?

Tak i nie. Część TAK: Możesz bezpiecznie rzucić dowolny typ wskaźnika na char* lub unsigned char* (z odpowiednimi kwalifikatorami const i/lub volatile). Rezultat jest zdefiniowany przez implementację, ale jest legalny.

Brak części: Standard wyraźnie zezwala na char* i unsigned char* jako typ docelowy. Jednak nie można (na przykład) bezpiecznie rzucić double* na int*. Zrób to i przekroczyłeś granicę od zachowania zdefiniowanego przez implementację do niezdefiniowanego zachowania. Narusza zasadę ścisłego aliasingu.

Answer 2

Zachowaniem implementacyjnym w twoim przykładzie jest atrybut endianness twojego systemu, w tym przypadku twój procesor jest trochę endianem.
O rzutowaniu typu, kiedy rzucasz int* na char*, wszystko, co robisz, mówi kompilatorowi, aby interpretować, co oznacza cp jako znak, więc odczyta tylko pierwszy bajt i zinterpretuje go jako znak.

Answer 3

Twoje mapy oddanych do:

unsigned char* cp = reinterpret_cast<unsigned char*>(&x); 

Podstawowym reprezentacją int jest wdrożenie zdefiniowane, a oglądanie go jako znaków pozwala na zbadanie tego. W twoim przypadku jest to 32-bitowy mały endian.

Nie ma w tym nic szczególnego - ta metoda sprawdzania reprezentacji wewnętrznej jest ważna dla dowolnego typu danych.

C++ 03 5.2.10.7: Wskaźnik do obiektu można jawnie przekonwertować na wskaźnik na obiekt innego typu. Poza tym, że konwersja wartości typu "wskaźnik do T1" na typ "wskaźnik na T2" (gdzie T1 i T2 są typami obiektów i gdzie wymagania wyrównania T2 nie są bardziej rygorystyczne niż w T1) i powrót do jego oryginalnego typu daje oryginalna wartość wskaźnika, wynik takiej konwersji wskaźnika jest nieokreślony.

To sugeruje, że wyniki oddanych w nieokreślonego zachowania. Ale z praktycznego punktu widzenia rzutowanie z dowolnego typu wskaźnika na char* zawsze pozwoli ci zbadać (i zmodyfikować) wewnętrzną reprezentację przywoływanego obiektu.

Answer 4

Odsunięcie między wskaźnikami jest zawsze możliwe, ponieważ wszystkie wskaźniki są niczym więcej niż adresami pamięci i jakikolwiek typ w pamięci może zawsze być traktowany jako ciąg bajtów.

Ale - oczywiście - sposób, w jaki tworzona jest sekwencja, zależy od tego, jak rozkładany typ jest reprezentowany w pamięci, a to wykracza poza zakres specyfikacji C++.

To powiedziawszy, chyba że w bardzo patologicznych przypadkach można się spodziewać, że reprezentacja będzie taka sama we wszystkich kodach tworzonych przez ten sam kompilator dla wszystkich komputerów tej samej platformy (lub rodziny) i nie należy oczekiwać tego samego wyniki na różnych platformach.

W ogólnym jedno uniknięcia jest wyrazić relację między rozmiarach typu jak „predefiniowanych”: w próbce można zakładać sizeof(int) == 4*sizeof(char): to niekoniecznie zawsze prawdziwe.

Ale zawsze jest prawdą, że sizeof (T) = n * sizeof (char), stąd cokolwiek T zawsze może być postrzegane jako liczby całkowitej char-ów

Answer 5

Jeśli nie masz operatora odlewu, a następnie cast po prostu mówi, aby "zobaczyć" ten obszar pamięci w inny sposób. Nic tak naprawdę nie wyglądałoby, powiedziałbym.

Następnie odczytujesz bajt po bajcie obszaru pamięci; tak długo jak tego nie zmienisz, wszystko jest w porządku. Oczywiście wynik tego, co widzisz, zależy w dużej mierze od platformy: pomyśl o endianness, rozmiarze słowa, dopełnieniu i tak dalej.

Answer 6

Wystarczy odwrócić kolejność bajtów wówczas staje

00 00 01 ff 

Który jest 256 (01) + 255 (ff) = 511

To dlatego platfom jest little endian.

Answer 7

Odlew w stylu C w tym przypadku jest równoważny reinterpret_cast. Standard opisuje semantykę w 5.2.10. W szczególności, w punkcie 7:

„wskaźnik do obiektu może być bezpośrednio przekształcony na wskaźnik do inny obiekt type.70 Gdy prvalue v typu«wskaźnik T1»jest przekształcany do rodzaju "Wskaźnik do cvT2", wynikiem jest static_cast<cvT2*>(static_cast<cvvoid*>(v)), jeśli zarówno T1 i T2 są standardowymi typami układu (01), jak i , a wymagania wyrównania dla T2 są nie bardziej rygorystyczne niż te dla T1. Przekształcanie wartości typu "wskaźnik na T1 "Do typu" wskaźnik do T2 "(gdzie T1 i T2 są typami obiektów i , gdzie wymagania wyrównania T2 nie są bardziej rygorystyczne niż te z T1) i powrócić do oryginalnego typu daje pierwotną wartość wskaźnika. Wynikiem jakiejkolwiek innej takiej konwersji wskaźnika jest nieokreślona.”

Co to znaczy w przypadku, wymagania wyrównania są spełnione, a wynik jest nieokreślony.