关于 c 中的指针强制转换的困惑答案

【问题标题】：Confusion about pointer casts in c关于 c 中的指针强制转换的困惑
【发布时间】：2021-06-23 18:37:43
【问题描述】：

char* p = (char*) malloc(8 * sizeof(char));
strcpy(p, "fungus");

for (int i = 0; i < strlen(p); i++) {
    printf("%c", p[i]);
}

char* p2 = (char*) malloc(4 * sizeof(char));
*p2 = *(uint16_t*) p;
printf("\nPointer: %c\n", p2[1]);

所以我创建了一个 char* p 来存储字符串“fungus”。据我了解，如果我将 p 类型转换为 uint16_t* 并取消引用它，则返回的值应该是 p 指向的前 2 个字节。因此，p2[1] 应该是“u”，因为“u”是字符串“fungus”中的第二个字节。但是，当我运行我的程序时，情况并非如此。我也尝试打印 p[0] + 1，但这只是输出“g”。我的逻辑有问题吗？

【问题讨论】：

好吧，除了严格地说您不能将 char 指针强制转换为任何奇数类型之外，这通常可以按预期工作。观察：（1）p[0] + 1是'f' + 1，其中是'g'； (2)*p2 = *(uint16_t*) p给一个char（即*p2，也就是p2[0]）赋值一个16位的int值，超出了一个char的取值范围。 (3) p2[1]，与你所想的相反，从未被分配。
还要考虑您正在使用的系统的字节序。当您将该 char 指针强制转换为 unit16 指针时，可以以不同的顺序读取字节。

标签： c pointers casting

【解决方案1】：

据我了解，如果我将 p 类型转换为 uint16_t* 并取消引用它，则返回值应该是 p 指向的前 2 个字节。

这是不正确的，至少有两个原因。

一个，指向char 的指针可能没有uint16_t 所需的对齐方式，然后根据C 2018 6.3.2.3 7，C 标准没有定义到uint16_t 的转换：

...如果结果指针未正确对齐 70) 对于引用的类型，则行为未定义...

这不适用于问题中的示例代码，因为char * 是从malloc 分配的，而malloc 总是返回一个适合任何基本类型的地址。但是，它可能适用于以其他方式创建的char *（包括向p 添加偏移量，例如尝试将p+1 转换为uint16_t *）。

二，访问定义为char的对象（包括那些通过将char值写入分配给malloc的内存而创建的对象）就像uint16_t一样违反了C 2018 6.5 7中的别名规则。 C 实现可能会将两个 char 重新解释为 uint16_t，但编译器的优化也可能会将未定义的行为转换为其他行为。

*p2 = *(uint16_t*) p;

此代码是对单个字符*p2 的赋值，即p2[0]，尽管右侧可能是16 位值。它没有触及p2[1]。

如果 *(uint16_t*) p; 确实将字符串的两个 8 位字节重新解释为 uint16_t，那么它将生成一些 16 位值，然后分配给单个 char *p2。如果char 是无符号的，这会将该值的低八位存储为p2[0]，而保持p2[1] 不变。如果已签名，将执行实现定义的转换，并将结果（如果未发生陷阱）分配给p2[0]，同样保持p2[1] 不变。

然后printf("\nPointer: %c\n", p2[1]); 尝试打印一个尚未初始化的值，因为在p2[1] 中没有任何值。

您可以尝试将*p2 = *(uint16_t*) p; 更改为* (uint16_t *) p2 = * (uint16_t *) p; 以复制整个uint16_t，而不是将其塞进一个字节中。

【讨论】：