memcpy 浮点变量到 uint8_t 数组

Question

我正在尝试从 SPI 传输填充的 uint8_t 类型的数组中提取一些浮点变量。 但是到目前为止我无法实现正确的提取，所以我编写了一个小程序，以便了解我做错了什么。

首先，我只是用一些浮点数填充了缓冲区，并想检查它是否正确完成。我注意到当使用 memcpy 将浮点变量复制到缓冲区并在之后打印缓冲区内容时，它仍然包含全零。但是，当将 float 变量直接分配给每个缓冲区位置指向的空间（当前在 memcpy 函数下方注释掉的行）时，缓冲区的初始化会按照我想要的方式工作。

谁能指出我的错误。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAX_MSG_LEN 64

static uint8_t buffer_rx[MAX_MSG_LEN];

int main(){
    for(int i=0; i<MAX_MSG_LEN/sizeof(float); i++){
        float myFloat = (float)i;
        printf("myFloat = %f\n", myFloat);
        printf("buffer_rx+sizeof(float)*%d = %p\n", i, (void*)(&buffer_rx[sizeof(float)*i]));
        memcpy(&buffer_rx[sizeof(float)*i], &myFloat, sizeof(float));
        //buffer_rx[sizeof(float)*i] = myFloat;
        printf("buffer_rx[%d] = %f\n", i, (float)(buffer_rx[sizeof(float)*i]));
    }

}

Answer 1

要将代表float 的字节移动到字节缓冲区中，只需使用memcpy 复制它们：

memcpy(&buffer_rx[sizeof(float)*i], &myFloat, sizeof myFloat);

要将缓冲区中的字节复制到代表float 的字节中，只需复制到另一个目录：

float x;
memcpy(&x, &buffer_rx[sizeof(float)*i], &myFloat, sizeof x);

不要尝试将缓冲区中的字节直接重新解释为float 或字符类型以外的其他对象。这样做违反了 C (C 2018 6.5 7) 中的别名规则，该规则本质上是说任何对象的内存都只能作为其自己的类型（允许一些微小的变化）或作为字符（字节）访问。因此，float 可以作为字节访问，因为该规则允许将任何内存作为字节访问，但不应将字节数组作为 float 访问。它还可能违反对齐规则，因为字节数组可能不会以float 对象所需的方式定位在内存中。

Answer 2

这样做的安全方法是将它复制出来，就像你复制它一样：

float new_float;
memcpy(&new_float, &buffer_rx[sizeof(float)*i], sizeof(float));
printf("buffer_rx[%d] = %f\n", i, new_float);

Demo

另一种选择是通过union（在C 中允许但在C++ 中不允许）进行类型双关语，这样可以安全地直接访问数组元素而无需memcpy 将它们排除在外。

例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

#define MAX_MSG_LEN 64

typedef union {
    uint8_t u8[MAX_MSG_LEN];
    float   f[MAX_MSG_LEN/sizeof(float)];
    double  d[MAX_MSG_LEN/sizeof(double)];
} buffer_t;

int main(){
    buffer_t sender;
    buffer_t receiver;

    // prepare a buffer of floats
    for(int i=0; i<MAX_MSG_LEN/sizeof(float); i++) {
        sender.f[i] = i * 3.14159f;
        printf("%d %f\n", i, sender.f[i]);
    }

    // send the buffer somewhere
    memcpy(receiver.u8, sender.u8, MAX_MSG_LEN);

    // look at what was received
    for(int i=0; i<MAX_MSG_LEN/sizeof(float); i++) {
        printf("%d %f\n", i, receiver.f[i]);
    }
}