向量的 C++ 读取访问冲突

Question

当我尝试使用 vector[int_number] 并且我的程序停止工作时出现异常。

            uint64_t data = 0xffeeddccbbaa5577;
            uint16_t *vector = (uint16_t*) data;

            int currentPosition = 0;

            while (currentPosition <= 3) {

            uint16_t header = vector[currentPosition]; // problem here

Visual Studio 2017 向我返回：抛出未处理的异常：读取访问冲突。 向量为 0x6111F12。

我被困在这里。如果你知道我应该做什么，我将不胜感激。提前致谢！

Answer 1

撇开由于严格别名违规而导致的所有未定义行为，在当前的英特尔芯片和 MSVC 运行时中，所有指针都是 48 位。

所以0xffeeddccbbaa5577 从不是一个有效的指针值。

因此，取消引用该值的行为将是未定义的。

如果您想将data 分解为适当类型的四个元素，那么一种方法是创建一个uint16_t foo[4] 和memcpy，数据从&data 开始到foo。

Answer 2

通过你通过转换获得的不同类型的指针访问数据，你会进入undefined-behavior-land。取而代之的是，请尝试以下操作（注意，我还用范围 for 循环替换了您的 while 循环，以避免必须保留一个计数器）

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
    uint64_t data = 0xffeeddccbbaa5577;
    uint16_t vector[4];
    memcpy(vector, &data, sizeof(uint64_t));

    for (uint16_t header : vector)
    {
        std::cout << std::hex << header << std::endl;
    }
}

屈服

5577
bbaa
ddcc
ffee

如果你使用reinterpret_cast，你持有两个指向相同地址的不同类型的指针，这很容易导致未定义的行为。 memcpy 通过创建内存位置的副本来避免这种情况，您可以使用不同类型的指针安全地访问它。也可以看看type-punning (as pointed out by @DanielLangr)

Answer 3

这真的很容易，但是您与最初的尝试相差太远，以至于让所有人都感到困惑。

 uint16_t vector[] = { 0x5577, 0xbbaa, 0xddcc, 0xffee };

提出正确的问题，如果您提出了您在 cmets 中遇到的问题，我们会更快到达那里。

Answer 4

这是一个具体示例，应该避免由于严格的别名/“非法”强制转换等导致的任何未定义行为，因为这似乎是您真正感兴趣的内容。

此代码采用std::uint64_t，将其复制到包含四个std::uint16_ts 的数组中，修改数组中的值，然后将它们复制回原始std::uint64_t。

#include <cstdint>
#include <cstring>
#include <iostream>

int main() {
  std::uint64_t data = 0xffeeddccbbaa5577;
  std::uint16_t data_spliced[4];
  std::memcpy(&data_spliced, &data, sizeof(data));
  std::cout << "Original data:\n" << data << "\nOriginal, spliced data:\n";
  for (const auto spliced_value : data_spliced) {
    std::cout << spliced_value << " ";
  }
  std::cout << "\n\n";

  data_spliced[2] = 0xd00d;
  memcpy(&data, &data_spliced, sizeof(data));
  std::cout << "Modified data:\n" << data << "\nModified, spliced data:\n";
  for (const auto spliced_value : data_spliced) {
    std::cout << spliced_value << " ";
  }
  std::cout << '\n';
}

带输出（在我的机器上）：

Original data:
18441921395520329079
Original, spliced data:
21879 48042 56780 65518

Modified data:
18441906281530414455
Modified, spliced data:
21879 48042 53261 65518

Answer 5

如果要将变量分配给指针，则需要获取该变量的地址

const uint16_t* vector = reinterpret_cast<const uint16_t*>( &data ) ;

注意： 这适用于 MSVC 2017，但是...

这是一大堆未定义的行为！ ——芭丝谢芭

正如 reinterpret_cast 的 cpprefrence 所说：

5) 任何指向T1 类型对象的指针都可以转换为指向另一种类型cv T2 的对象的指针。这完全等同于static_cast<cv T2*>(static_cast<cv void*>(expression))（这意味着如果T2 的对齐要求不比T1 更严格，则指针的值不会改变并且将结果指针转换回其原始类型会产生原始值）。在任何情况下，只有在类型别名规则允许的情况下，才能安全地取消引用结果指针（见下文）

...

类型别名。 每当尝试通过 AliasedType 类型的 glvalue 读取或修改 DynamicType 类型的对象的存储值时，除非满足以下条件之一，否则该行为是未定义的：

1. AliasedType 和 DynamicType 类似。
2. AliasedType 是 （可能是 cv 限定的）DynamicType 的有符号或无符号变体。
3. AliasedType 是 std::byte（C++17 起）、char 或 unsigned char：this 允许将任何对象的对象表示检查为 字节数组。

请注意，作为非标准语言扩展，许多 C++ 编译器放宽了此规则，以允许通过联合的非活动成员进行错误类型访问（这种访问在 C 中不是未定义的）

以上代码不满足任何别名规则。