使用reinterpret_cast<>时出现问题在 c++

Question

我正在尝试将数据流转换为结构，因为数据流由固定宽度消息组成，并且每个消息也具有完整定义的固定宽度字段。我计划创建一个结构体，然后使用reinterpret_cast 将指向数据流的指针转换为该结构体以获取字段。我编写了一些测试代码并得到了奇怪的结果。可以解释一下为什么我得到这些或如何更正代码。 （数据流将是二进制和字母数字混合的，但我只是用字符串进行测试）

#pragma pack(push,1)
struct Header 
{
    char msgType[1];
    char filler[1];
    char third[1];
    char fourth[1];
};
#pragma pack(pop)

int main(void)
{
    cout << sizeof(Header) << endl;

    char* data = "four";
    Header* header = reinterpret_cast<Header*>(data);
    cout << header->msgType << endl;
    cout << header ->filler << endl;
    cout << header->third << endl;
    cout << header->fourth << endl;
    return 0;
}

出现的结果是

4
four
our
ur
r

我认为四个，我们的和你正在打印，因为它找不到空终止符。如何解决空终止符问题？

Answer 1

为了能够打印字符数组，并能够将其与以 null 结尾的字符串区分开来，您需要其他 operator<< 定义：

template< size_t N >
std::ostream& operator<<( std::ostream& out, char (&array)[N] ) {
     for( size_t i = 0; i != N; ++i ) out << array[i];
     return out;
}

Answer 2

关于缺少空终止符，您是对的。它再次打印“ur”的原因是因为您重复了 header->third 而不是 header->fourth。为什么不直接将这些变量声明为“char”而不是“char[1]”呢？

struct Header 
{
    char msgType;
    char filler;
    char third;
    char fourth;
};

Answer 3

问题不在于reinterpret_cast（尽管使用它是一个非常糟糕的主意），而在于结构中事物的类型。它们应该是“char”类型，而不是“char[1]”类型。

Answer 4

#pragma pack(push,1)
template<int N>
struct THeader 
{
    char msgType[1+N];
    char filler[1+N];
    char third[1+N];
    char fourth[1+N];
};
typedef THeader<0> Header0;
typedef THeader<1> Header1;  
Header1 Convert(const Header0 & h0) {
   Header1  h1 = {0};
   std::copy(h0.msgType, h0.msgType + sizeof(h0.msgType)/sizeof(h0.msgType[0]), h1.msgType);
   std::copy(h0.filler, h0.filler+ sizeof(h0.filler)/sizeof(h0.filler[0]), h1.filler);
   std::copy(h0.third , h0.third + sizeof(h0.third) /sizeof(h0.third [0]), h1.third);
   std::copy(h0.fourth, h0.fourth+ sizeof(h0.fourth)/sizeof(h0.fourth[0]), h1.fourth);
   return h1;
}
#pragma pack(pop)


int main(void)
{
  cout << sizeof(Header) << endl;
  char* data = "four";
  Header0* header0 = reinterpret_cast<Header*>(data);
  Header1 header = Convert(*header0);
  cout << header.msgType << endl;
  cout << header.filler << endl;
  cout << header.third << endl;
  cout << header.fourth << endl;
  return 0;
}

Answer 5

根据我的经验，使用 #pragma pack 会引起一些麻烦 - 部分原因是编译器无法正确弹出，但也由于开发人员忘记弹出一个标头。像这样的错误和结构最终会以不同的方式定义，具体取决于编译单元中包含的顺序标头。这是调试的噩梦。

由于这个原因，我尝试不进行内存覆盖——您不能相信您的结构与您期望的数据正确对齐。相反，我创建包含来自“本机”C++ 格式的消息的数据的结构（或类）。例如，如果仅用于对齐目的，则不需要定义“填充”字段。也许字段类型为 int 比 char[4] 更有意义。尽快将数据流转换为“本机”类型。

Answer 6

假设您想继续使用可覆盖结构（这是明智的，因为它避免了 Alexey 代码中的复制），您可以用如下包装器替换原始 char 数组：

template <int N> struct FixedStr {
    char v[N];
};

template <int N>
std::ostream& operator<<( std::ostream& out, FixedStr const &str) {
    char const *nul = (char const *)memchr(str.v, 0, N);
    int n = (nul == NULL) ? N : nul-str.v;
    out.write(str.v, n);
    return out;
}

然后您生成的结构将如下所示：

struct Header 
{
    FixedStr<1> msgType;
    FixedStr<1> filler;
    FixedStr<1> third;
    FixedStr<40> forty;
};

和您现有的代码应该可以正常工作。

注意。如果需要，您可以向FixedStr 添加方法（例如，std::stringFixedStr::toString()），只是不要添加虚拟方法或继承，它会很好地覆盖。