通过套接字发送整数同时避免违反严格的别名规则答案

【问题标题】：Sending integer over socket while avoid breaking strict aliasing rule通过套接字发送整数同时避免违反严格的别名规则
【发布时间】：2021-02-01 03:19:54
【问题描述】：

我正在尝试在 C 中通过网络发送一个整数（更具体地说，uint32_t 字节）。根据 Stack Overflow 上的其他示例和答案，我相信我正确地发送了数据；但是，在接收字节时，我无法在不破坏 strict aliasing rule 的情况下将它们转换/转换为 uint32_t。这是我最初尝试的一个例子：

发件人：

uint32_t num = htonl(100);
char* converted_num = (char*)&num;
send(client_sock, converted_num, sizeof(num), 0);

接收者：

char buf[8192];
recv(socket, buf, 8192, 0);
uint32_t test = ntohl(*(uint32_t*)&buf);
printf("%d\n", (int)test);

虽然这似乎可行，但我收到反馈，uint32_t test = ntohl(*(uint32_t*)&buf); 行违反了严格的别名规则。这是我修复严格混叠违规的尝试：

char buf[8192];
recv(socket, buf, 8192, 0);
uint32_t test = ntohl(*(uint32_t*)memcpy(&(uint32_t){0}, &buf[0], sizeof(uint32_t)));
printf("%d\n", (int)test);

这会导致程序崩溃，即我的问题是如何在 c (windows) 中通过套接字传输整数时最有效地避免违反严格的别名规则。

【问题讨论】：

小花絮：将数组大小传递给函数时，请尝试使用sizeof 推导它，以避免输入两次相同的幻数（8192）：recv(socket, buf, sizeof buf, 0);
您的反馈是错误的——因为数据是用char类型写入的（不是从其他类型复制的），它没有有效类型，所以自动获取读取它的有效类型。没有严格的别名违规。
@ChrisDodd 您的反馈是错误的，它是一个 char 数组，有效类型的东西不能像那样工作。此外，更完整的程序也可能具有未对齐的访问权限，而这些才是真正的无声杀手。
@AnttiHaapala：数据是recv写的，所以没有有效类型。根据 6.5 的任何时候，您将数据复制为 chars，它保持相同的有效类型，它不会获得 char 的有效类型。对齐可能是个问题，但与严格的别名无关。
你使用什么协议？ 'client_sock' 建议使用 TCP，在这种情况下，您发布的代码无论如何都会被破坏。

标签： c windows sockets integer winsock

【解决方案1】：

您的原始代码在严格别名方面没有任何问题——无论是谁给您的反馈都是不正确的。它确实遇到的问题是对齐——不能保证char buff[8192]; 将与char 以外的任何类型正确对齐（尽管它可能会如此）。您可以通过使用 malloc 分配缓冲区来避免该问题：

char *buf = malloc(8192);

malloc 将始终返回为任何类型适当分配的内存。然后你的代码

recv(socket, buf, 8192, 0);
uint32_t test = ntohl(*(uint32_t*)buf);
printf("%d\n", (int)test);

是安全的，但您可能应该检查一下 malloc 是否成功。

【讨论】：

【解决方案2】：

把它分成几行：

uint32_t tmp;
memcpy(&tmp, buf + whatever, sizeof tmp);
result = ntohl(tmp);

你也可以把它变成一个内联函数：

static inline uint32_t get_u32(char *from) {
    uint32_t tmp;
    memcpy(&tmp, from, sizeof tmp);
    return ntohl(tmp);
}

...

uint32_t test = get_u32(buf + whatever);

【讨论】：

@entry934h 我看不出你的代码有什么问题，除了它是丑陋的......也许你有一个复合文字的编译器错误......：D
@user253751 不，他们不是。

【解决方案3】：

代替char，使用uint32_t 并放弃所有施法。使用正确的类型打印和recv()返回的正确类型。

//char buf[8192];
uint32_t buf[8192/sizeof(uint32_t)];

//recv(socket, buf, 8192, 0);
ssize_t len = recv(socket, buf, sizeof buf, 0);

if (len != -1) { 
  if (len % sizeof *buf != 0) { ; } // TBD code to handle non-multiples of 32-bits
  len /= sizeof *buf;
  for (ssize_t i = 0; i< len; i++) {
    //uint32_t test = ntohl(*(uint32_t*)&buf);
    //printf("%d\n", (int)test);
    printf("%" PRIu32 "\n", buf[i]);
  }
}

【讨论】：