std :: memcpyまたは明示的なchar値の代入 - C++での等価および正当性

Question

uint32_tの値表現はuint8_t配列にコピーされます。これはstd::memcpyによって行われます。私がC++標準を理解しているので、これは完全に合法です。タイプTのオブジェクトにT*でアクセスしています。unsigned char*にキャストされています。エイリアシングの問題はなく、位置合わせの問題はありません。

他の方法ではあまり明らかではありません。 unsigned char*でTのオブジェクト表現にアクセスしています。これは正当なものです。しかし、という語にはにアクセスすると、が変更されます。？

もちろん、エイリアシングやアライメントの問題はありません。しかし、バッファーsの値が外部ソースからのものであれば、問題はあります。正しいエンディアンを保証し、トラップ表現を省略する必要があります。右エンディアンをチェックすることができますので、解決できます。 しかし、トラップ表現はどうですか？どうすればそれを避けることができますか？またはuintタイプには、doubleというよりも、トラップ表現がありませんか？

の値をuint_tオブジェクトにシフトする別の（より準拠した）方法があります。我々はまだエンディアンに従わなければならないが、これは安全にトラップ表現を省略するべきである。

しかし、小さなμC（8ビット）で大きなタイプをシフトするとかなり高価になることがあります。

次の質問は、2番目の試行（コードの下を参照）が合法性と機能性に関するmemcpyのアプローチと同等であるかどうかです。さて、それはmemcpyバージョンがよりオプティマイザに優しいようです。

#include <cstdint> 
#include <cstring> 
#include <cassert> 

typedef uint32_t utype; 

constexpr utype value = 0x01020304; 

int main() { 
    utype a{value}; 
    utype b{0}; 
    uint8_t s[sizeof(utype)]{}; 

    // first  
    std::memcpy(s, &a, sizeof(utype)); 
    assert(s[0] == (value & 0xff)); 

    std::memcpy(&b, s, sizeof(utype)); 
    assert(b == value); 

    // second  

    const uint8_t* ap = reinterpret_cast<const uint8_t*>(&a); 
    s[0] = ap[0]; // explicitly legal in C++ 
    s[1] = ap[1]; 
    s[2] = ap[2]; 
    s[3] = ap[3]; 
    assert(s[0] == (value & 0xff)); 

    uint8_t* bp = reinterpret_cast<uint8_t*>(&b); 
    bp[0] = s[0]; // same as memcpy or ist this UB ? 
    bp[1] = s[1]; 
    bp[2] = s[2]; 
    bp[3] = s[3]; 
    assert(b == value); 
} 

Answer 1

しかし、用語のアクセスは変更含まれていますか？

はい。

注：実際にmemcpyは概念的に何をしていますか。バイトを狭い文字オブジェクトのように変更します。 これが可能でない場合、memcpyは標準のC++で実装できませんでした。

しかし、トラップ表現はどうですか？どうすればそれを避けることができますか？

これは非常に難しいです。トラップ表現がわかっている場合は、トラップ表現を持つ型の値を使用する前に、オブジェクトの狭いキャラクタビューを使用してテストする必要があります。トラップ表現を扱う標準的な方法があるかどうかはわかりません。

この問題を解決するには、std::is_trap<T>(void*)の特性があるはずですが、私が知る限りではありません。

私は、別の（より適合性の高い）方法がuint8_t値をuint_tオブジェクトにシフトすることを知っています。我々はまだエンディアンに従わなければならないが、これは安全にトラップ表現を省略するべきである。

外来値がトラップ表現である場合、その値はおそらく表現できない可能性があります。そのため、このような場合にオーバーフローなどの問題が発生する可能性があります。

シフトとmemcpyの違いは、シフトが既知のエンディアンをネイティブエンディアンに変換し、ソースがすでにネイティブエンディアンを持っているときにmemcpyが機能することです。

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それはuint8_tをunsigned charの別名であったことを保証された場合、第2のスニペットは明確に定義されるであろうとのmemcpyと機能的に同等。私はそれが保証されているかどうかは分かりませんが、確かに一般的です。狭い文字型だけがポインタエイリアシング規則の例外を持ちます。

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assert(s[0] == (value & 0xff)); 

このアサートがCPUのエンディアンに依存しています。