在 C++ 中使用消息结构读取/填充数据缓冲区的正确方法是什么？

Question

我有一个处理 char[] 缓冲区以发送/接收消息的程序。到目前为止，它是这样处理的：

#pramga pack(1)
struct messageType
{
    uint8_t data0:4;
    uint8_t data1:4;
    uint8_t data2;
    //etc...
};
#pragma pack()

void MyClass::processMessage(char* buf)
{
    // I already know buf is big enough to hold a messageType
    messageType* msg = reinterpret_cast<messageType*>(buf);

    //populate class member variables
    m_data0 = msg->data0;
    m_data1 = msg->data1;
    m_data2 = msg->data2;
    //etc  
}

现在从我从阅读中收集到的信息是，由于严格的别名，这在技术上是未定义的行为，应该使用 memcpy 代替吗？我不太明白的是，将buf逐字节复制到messageType msgNotPtr，然后从msgNotPtr读取，实际上会避免什么潜在问题？

关于发送，而不是这样做：

void MyClass::sendMessage()
{
    char buf[max_tx_size];
    messageType* msg = reinterpret_cast<messageType*>(buf);

    msg->data0 = m_data0;
    //etc...
    send(buf);
}

我读到我应该使用placement new istead，ala：

messageType* msg = new(buf) messageType;

如果我这样做，我是否需要添加额外的清理，因为结构 messageType 仅包含 POD 类型（例如手动触发析构函数）？

编辑：现在我想一想，sendMessage 仍然未定义吗？我是否还需要将最后一个命令替换为 send(reinterpret_cast<char*>(msg)) 之类的内容，以确保编译器不会优化调用？

Answer 1

在我看来，从 uint8_t 缓冲区加载类实例的正确方法是分别加载每个成员。

该类应该知道其成员在缓冲区中的位置以及任何填充或保留区域的位置和大小。

将结构映射到缓冲区的问题之一是编译器可以在成员之间添加空间。如果您打包结构以消除填充，则每次访问成员时都会减慢程序的速度。

因此，通过将成员放置在缓冲区中所需的位置（或根据规范提取成员）来降低输入和输出的性能。程序的其余部分可以按照编译器对齐成员的方式访问成员。

这包括位域。

此外，通过单独加载成员，可以更轻松地解决缓冲区中字段的字节顺序。