何时使用无符号字符指针

Question

unsigned char 指针有什么用？我在很多地方都看到过指针类型转换为指向unsinged char 的指针，我们为什么要这样做？

我们收到一个指向int 的指针，然后将它类型转换为unsigned char*。但是，如果我们尝试使用 cout 打印该数组中的元素，它不会打印任何内容。为什么？我不明白。我是 C++ 新手。

编辑下面的示例代码

int Stash::add(void* element)
{
    if(next >= quantity)
    // Enough space left?
        inflate(increment);

    // Copy element into storage, starting at next empty space:
    int startBytes = next * size; 
    unsigned char* e = (unsigned char*)element;
    for(int i = 0; i < size; i++)
        storage[startBytes + i] = e[i];
    next++;
    return(next - 1); // Index number
}

Answer 1

你其实是在找pointer arithmetic:

unsigned char* bytes = (unsigned char*)ptr;
for(int i = 0; i < size; i++)
    // work with bytes[i]

在本例中，bytes[i] 等于*(bytes + i)，用于访问地址为bytes + (i* sizeof(*bytes)) 的内存。换句话说：如果您有int* intPtr 并尝试访问intPtr[1]，您实际上是在访问存储在字节：4 到 7 处的整数：

0  1  2  3
4  5  6  7 <-- 

指针指向的类型的大小会影响它在递增/递减后指向的位置。因此，如果您想逐字节迭代数据，则需要有一个指向大小为 1 字节的类型的指针（这就是 unsigned char* 的原因）。

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unsigned char 通常用于保存二进制数据，其中0 是有效值并且仍然是数据的一部分。在使用“naked”unsigned char* 时，您可能必须保持缓冲区的长度。

char 通常用于保存表示字符串的字符，0 等于'\0'（终止字符）。如果您的字符缓冲区始终以'\0' 结尾，则您不需要知道它的长度，因为终止字符准确地指定了数据的结尾。

请注意，在这两种情况下，最好使用一些对象来隐藏数据的内部表示并为您处理内存管理（请参阅RAII idiom）。所以最好使用std::vector<unsigned char>（二进制数据）或std::string（字符串）。

Answer 2

在 C 中，unsigned char 是唯一保证没有陷印值的类型，它保证复制将产生精确的按位图像。 （C++ 也将此保证扩展到 char。）因此，它传统上用于“原始内存”（例如，memcpy 的语义是根据 unsigned char 定义的）。

此外，当要使用按位运算（&、|、>> 等）时，通常会使用无符号整数类型。 unsigned char 是最小的无符号整数类型，可以在处理使用按位运算的小值数组时使用。有时，它也被使用，因为在溢出的情况下需要取模行为，尽管这对于较大的类型更常见（例如，在计算哈希值时）。这两个原因通常都适用于无符号类型。 unsigned char 通常仅在需要减少内存使用时才用于它们。

Answer 3

unsinged char 类型通常用作二进制数据的单个byte 的表示。因此，数组通常用作二进制数据缓冲区，其中每个元素都是一个字节。

unsigned char* 构造将是一个指向二进制数据缓冲区（或其第一个元素）的指针。

我不能 100% 确定 c++ 标准对 unsigned char 的大小的确切说明，无论它是否固定为 8 位。 通常是的。我会尝试找到并发布它。

看到你的代码后

当您使用void* input 之类的东西作为函数的参数时，您会故意删除有关输入原始类型的信息。这是一个非常强烈的建议，即输入将以非常一般的方式处理。 IE。作为任意字节串。另一方面，int* input 建议将其视为单整数的“字符串”。

void* 主要用于输入被编码或出于任何原因明智地对待bit/byte 的情况，因为您无法就其内容得出结论。

然后在您的函数中，您似乎希望将输入视为一串字节。 但对对象进行操作，例如执行operator=（赋值）编译器需要知道该做什么。由于您将输入声明为 void* 赋值，例如 *input = something 将没有意义，因为 *input 属于 void 类型。要使编译器将 input 元素视为“最小的原始内存块”，请将其转换为适当的类型，即 unsigned int。

cout 可能由于错误或意外的类型转换而无法工作。 char* 被认为是一个以空字符结尾的字符串，在代码中很容易混淆 singed 和 unsigned 版本。如果您将unsinged char* 作为char* 传递给ostream::operator<<，它会将byte 输入视为普通ASCII 字符，其中0 是字符串的结尾，而不是0 的整数值。当你想打印内存内容时，最好显式地转换指针。

还要注意，要打印缓冲区的内存内容，您需要使用循环，否则打印函数将不知道何时停止。

Answer 4

当您要逐字节访问数据时，无符号字符指针很有用。例如，将数据从一个区域复制到另一个区域的函数可能需要这样：

void memcpy (unsigned char* dest, unsigned char* source, unsigned count)
{
    for (unsigned i = 0; i < count; i++)
        dest[i] = source[i];
}

这也与字节是内存的最小可寻址单元这一事实有关。如果要从内存中读取小于字节的任何内容，则需要获取包含该信息的字节，然后使用位操作选择信息。

您可以使用 int 指针很好地复制上述函数中的数据，但这会复制 4 字节的块，在某些情况下这可能不是正确的行为。

为什么当您尝试使用cout 时屏幕上什么也没有出现，最可能的解释是数据以零字符开头，在 C++ 中它标志着一串字符的结尾。