将 unsigned short * 转换为 unsigned int *

Question

我正在学习 c++，我有一个关于演员表的问题。 我有一个 unsigned short *，我想把它转换成一个 unsigned int * 但我没有相同的值，我想知道为什么。

当我将 short 转换为 int（使用静态转换）时，我具有相同的值，但它不适用于 unsigned short * 到 unsigned int *

所以我试着理解为什么！ short 是 4 个字节，int 可以是 8、16 或 32。 所以指针每次都进入内存很远？ 但是为什么从 short 转换为 int 有效？

unsigned short *a = something(); // something return me a unsigned short *a

unsigned int *b = static_cast<unsigned int *>(a); // I also tried with reintepret_cast

std::cout << *a << std::endl // (print me my first value)
std::cout << *b << std::endl // (print me a wrong value)

结果不同...有人可以解释一下为什么以及如何解决这个问题吗？

非常感谢，

Answer 1

在 C++ 中将一种指针转换为另一种指针，然后取消引用它是“未定义的行为”；不允许您这样做并期望得到合理的结果。

在这种特定情况下，强制转换基本上是对指向地址处的数据字节进行重新解释。问题是，在生成的机器代码级别上，int 在您的系统上需要 4 个字节，而 short 只有 2 个；所以你读完了short 的结尾并得到垃圾数据。

在比生成的机器代码更高的抽象上也存在问题（上述未定义行为不是意味着“好吧，你读错了内存”，这是一种温和的可能性；真正疯狂的事情可以发生，包括时间旅行，这不是开玩笑）。但这已经足够了。

当您将实际的 int 转换为 short（或无符号等效项）时，该语言实际上会获取 short 的内容并将其扩展以填充 int。

没有办法获取unsigned short*，并且在不创建独立资源指向的情况下获取unsigned int*。

C++ 中的指针就像街道地址。 int 是办公楼，short 是平房。如果你有一个平房的地址，你在上面乱写“这是一栋办公楼”，这并不成立。而当有人去平房并盲目使用电梯时，事情就会发生screwy。

另一方面，如果你有一个平房并说“把它建造成办公楼”（一个实际的短到 int 的转换），那是可以做到的。你会得到一个不同的建筑（因为办公楼不适合平房），但它适合平房的所有东西。

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现在，通常允许您将指针转换为对齐较少的指针，只要在使用它们之前将指针转换回来（！）。

在某些狭窄的情况下，您可以取消引用指针。

1. char* 可用于读取某些类型的“原始内存”（以及std::byte* 等）。

写入这样的字节来复制对象只有在它们“可简单复制”时才有效。

1. 在某些情况下，指向一种类型的前缀的指针可用于读取另一种类型。

这被称为“布局兼容”，并且规则具体且没有大多数人想象的那么宽宏大量。

Answer 2

unsigned short* 指向内存中包含unsigned short 类型对象的位置。该内存位置不包含unsigned int 类型的对象。当指向的位置不存在该类型的对象时，通过指向该类型的指针间接进行的行为通常是未定义的（某些类型有例外）。

Answer 3

您不能将指针转换为另一种指针类型并期望它工作。指针指向 unsigned short 的内存位置。
如果需要强制转换，则必须将 unsigned short 从内存中拉出并放入另一个内存中。

// in main
unsigned short *ptr_a = something(); // something return me a unsigned short *a

unsigned int b = static_cast<unsigned int>(*ptr_a); // cast the object at a into an uint
unsigned int ptr_b = b&; // get the address for the new object

std::cout << *ptr_a << std::endl;
std::cout << *ptr_b  << std::endl;

然而，当你从你的函数返回一个指针时，你不能使用栈上对象的地址（比如本例中的 b&），你需要使用new。在这种情况下，您应该确保您也致电delete

int* something() {
    // int a = 5;
    // BAD - DON'T DO THIS: return a&;
    int* a = new int;
    *a = 5;
    return a; // OK, but remember to delete
}

// in some function, eg. main
unsigned short *ptr_a = something(); // something return me a unsigned short *a

unsigned int *ptr_b = new int;
*ptr_b = static_cast<unsigned int>(*ptr_a);

std::cout << *ptr_a << std::endl;
std::cout << *ptr_b  << std::endl;
delete ptr_a;
delete ptr_b;