套管指针（unit8_t 到 uint16_t）返回字节的反向表示

Question

我正在尝试运行此代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdint>
#include <array>

int main()
{
    std::array<std::uint8_t, 2> one_byte_array;
    one_byte_array[0] = 0xff;
    one_byte_array[1] = 0x00;
    auto ptr8 = one_byte_array.data();
    std::uint16_t* ptr16 = (std::uint16_t*)ptr8;
    std::cout << *ptr16;
    return 0
}

Live Demo

它输出：

255

我认为它应该输出：

65280

因为0xff 代表新word 的MSBs，而0x00 代表新word 的LSBs。我错过了什么？

Answer 1

你的演员的行为是未定义：这是因为类型是不相关的。

如果您想将两个 uint8_t 合并为一个 uint16_t，则创建一个具有 2 个元素的前者的 数组，然后将 memcpy 合并到 uint16_t 中。

(不要将union 的uint16_t 和uint8_t 的数组视为读回不是您用来设置的联合成员的行为工会的数据也是未定义。）

Answer 2

您违反了严格的别名规则。你不能这样做。至于小端英特尔 CPU，这是您最不必担心的。

Answer 3

正如其他答案和 cmets 已经提到的：将指针转换为整数表示是未定义的行为，但您所见证的与主机字节序有关，即主机如何解释一系列字节以形成更长的单词。

从字节缓冲区（在这种情况下为std::array<std::uint8_t, 2>）到实际数据称为deserialization，并且不知道主机字节序的最简单方法（假设缓冲区为大字节序）是将字节转换为整数。对于浮点的可移植序列化，请参阅this answer

std::array<std::uint8_t, 2> one_byte_array;
one_byte_array[0] = 0xff;
one_byte_array[1] = 0x00;
uint16_t data = one_byte_array[0] << 8 | one_byte_array[1];

其实this answer已经解释得更好了。

另一种方法是使用ntohs。

std::array<std::uint8_t, 2> one_byte_array;
one_byte_array[0] = 0xff;
one_byte_array[1] = 0x00;
uint16_t data;
std::memcpy(&data, one_byte_array.data(), 2);
data = ntohs(data);

Answer 4

要进行类似的转换，您可以通过联合进行类型双关语，以避免破坏严格的别名优化。见strict aliasing and type punning

重要的引用是这样的：'严格来说，读取与写入对象不同的联合成员在 ANSI/ISO C99 中是未定义的，除非在类型双关语到 char* 的特殊情况下，类似于示例下面：转换为 char*。然而，它是一个非常常见的习惯用法，并且得到所有主要编译器的良好支持。实际上，以任何顺序对工会的任何成员进行读写都是可以接受的做法。'

那些谈论 UB 的人可以坐在他们的象牙塔里，只要我在乎，阅读我链接的信息并学习一些东西。