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Harry
Asked: 2024-05-29 13:13:28 +0800 CST

根据系统（本机）字节顺序重新解释缓冲区的字节

  • 772

我正在通过网络套接字以大端格式从另一台主机接收数据。如何解释以本机字节序格式接收的字节（例如获取视图或重新解释这些字节）而不复制到临时变量中。

#include <iostream>
#include <cstdint>

struct A {
    uint16_t msg_id;
    // contains many other fields where total size is greater than 4096

    void print() const {
        // print all the fields of struct A
    }
};

struct B {
    uint16_t msg_id;
    // contains many other fields where total size is greater than 4096

    void print() const {
        // print all the fields of struct B
    }
};

struct C {
    uint16_t msg_id;
    // contains many other fields where total size is greater than 4096

    void print() const {
        // print all the fields of struct C
    }
};

int main() {
    char buff[8192];
    while (true) {
        // data is received in network byte order (big endian) but my system is little endian
        const auto recvd_len = recvfrom(sock_fd, buff, sizeof(buff), 0, nullptr, nullptr);
        const uint16_t msg_id = (buff[0] << 8) | (buff[1] & 0xFF);

        switch (msg_id) {
            case 0x0001: {
                // reinterpret the bytes received as struct A, copy elision
                const A* a_obj = reinterpret_cast<const A*>(buff);
                a_obj->print();
                // the above print call works correctly only if my system is big endian but not little endian
            }

            break;

            case 0x0002: {
                // reinterpret the bytes received as struct B, copy elision
                const B* b_obj = reinterpret_cast<const B*>(buff);
                b_obj->print();
                // the above print call works correctly only if my system is big endian but not little endian
            }

            break;

            case 0x0003: {
                // reinterpret the bytes received as struct C, copy elision
                const C* c_obj = reinterpret_cast<const C*>(buff);
                c_obj->print();
                // the above print call works correctly only if my system is big endian but not little endian
            }

            break;

            default:
            break;
        }
    }
}
c++

1 个回答

  1. Best Answer
    char buff[8192];
// ...
// reinterpret the bytes received as struct A, copy elision
const A* a_obj = reinterpret_cast<const A*>(buff);
a_obj->print();

    在 C++ 中，这始终是未定义的行为。这是严格的别名违规，因为buff（在数组到指针转换之后）是指向对象的指针char，但您正在print通过类型访问其成员A。这是不允许的；请参阅[expr.ref] p9。

    buff也可能未对齐，您需要使用它来确保内部对象alignas(A)的正确对齐。A

    C++23 添加了一个非常适合此用例的函数std::start_lifetime_as：：

    alingas(A) char buff[8192];
// ...
const A* a_obj = std::start_lifetime_as<A>(buff);
a_obj->print();

    为此，A需要是一个隐式生命周期类 type，这在您的情况下看起来是可能的。std::start_lifetime_as不幸的是，在撰写本文时还没有编译器实现，因此您需要一个技术上 UB 的解决方法，但显然不是这样：

    alingas(A) char buff[8192];
// ...
const A* a_obj = std::launder(reinterpret_cast<A*>(buff));
a_obj->print();

    使用std::launder，您可以将指向对象的指针转换为指向同一地址的对象char的指针。A如果那里实际上没有A对象，这仍然是未定义的行为，但您可以假设在那里recvfrom放置了一个对象A。至少，编译器不能证明recvfrom没有把 an 放在A那里，所以它会做你想做的事。

    关于字节顺序转换的注意事项

    请记住，所有这些方法都假设给定对象已经采用本机字节顺序，而不是网络字节顺序。这里没有执行字节序转换。

    为了获得数据成员有意义的值，您需要在重新解释后更正它们的字节顺序（无论哪种方法），例如通过使用std::byteswap每个成员。

    • 4

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