为什么使用 reinterpret_cast 从 char* 转换为结构似乎可以正常工作？

Question

人们说信任 reinterpret_cast 将原始数据（如 char*）转换为结构是不好的。例如，对于结构

struct A
{
    unsigned int a;
    unsigned int b;
    unsigned char c;
    unsigned int d;
};

sizeof(A) = 16 和 __alignof(A) = 4，完全符合预期。

假设我这样做：

char *data = new char[sizeof(A) + 1];
A *ptr = reinterpret_cast<A*>(data + 1); // +1 is to ensure it doesn't points to 4-byte aligned data

然后复制一些数据到ptr：

memcpy_s(sh, sizeof(A),
         "\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00", sizeof(A));

那么ptr->a 是 1，ptr->b 是 2，ptr->c 是 3，ptr->d 是 4。
好吧，似乎工作。正是我所期待的。

但是ptr 指向的数据不是像A 应该的4 字节对齐的。这可能会在 x86 或 x64 平台中导致什么问题？性能问题？

Answer 1

一方面，您的初始化字符串假定底层整数以小端格式存储。但是另一种架构可能使用大端，在这种情况下，您的字符串会产生垃圾。 （一些巨大的数字。）该架构的正确字符串是

“\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x02\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04”。

当然，还有对齐的问题。

某些架构甚至不允许您将 data + 1 的地址分配给非字符指针，它们会发出 内存对齐陷阱。 p>

但即使是允许这样做的架构（如 x86）也会表现得很糟糕，必须对结构中的每个整数执行两次内存访问。 （有关更多信息，请参阅这个出色的答案： https://stackoverflow.com/a/381368/773113)

最后，我对此并不完全确定，但我认为 C 和 C++ 甚至不向您保证字符数组将包含以字节为单位的字符。 （我希望了解更多的人可以澄清这一点。）可以想象，可能存在完全无法处理非字对齐数据的架构，因此在这种架构中，每个字符都必须占据整个单词。这意味着获取data + 1 的地址是有效的，因为它仍然会对齐，但是您的初始化字符串将不适合预期的工作，因为其中的前 4 个字符将覆盖您的整个结构，产生a=1、b=0、c=0 和 d=0。

Answer 2

问题是你不能确定这段代码是否会在另一个平台上运行，下一个版本的 Visual Studio 等等。在另一个处理器上运行时，可能会导致硬件异常。

曾经有一段时间您可以读取任意内存位置，但现在所有这些程序都会因“访问冲突”异常而崩溃。将来这个程序可能会发生类似的事情。

但是，您可以做什么以及任何自称为“符合 C++ 标准”的编译器必须正确编译的是：
你可以reinterpret_cast一个指向别的东西的指针，然后回到原来的类型。类型的值，在前后读取时，必须保持不变。

我不知道你到底想做什么，但你可能可以逃脱，例如

• 分配struct A
• reinterpret_cast@chars
• 将内存内容保存到文件中

稍后恢复一切：

• 分配一个struct A
• reinterpret_cast它到chars
• 将内容加载到内存中
• reinterpret_cast 回一个struct A