将 mmap 与 /dev/mem 一起使用 - 可以使用 reinterpret_cast

Question

我正在使用 mmap 和 /dev/mem。我在 C 中看到 examples 使用以下模式：

#define OFFSET = ...;
int fd = 0;
void* base;

fd = open("/dev/mem", ...);

base = mmap(..., fd, ...);

// Below is line of interest.
*((uint32_t*)(base + OFFSET)) = 23;

第一个问题 - 这里发生了什么？

看起来我们正在向void* 添加一个偏移值，然后将其转换为uint32_t*，然后为其分配一个数字。为什么我们不能将base 声明为uint32_t*？为什么要在分配它之前施放它？

第二个问题 - 我如何在 C++ 中做到这一点？

以下作品来自网络上的点点滴滴。但这基本上是我尝试用reinterpret_cast 和static_cast 打地鼠，看看哪一个给了我正确的结果并且不会抛出错误或警告。还将void* 替换为uint8_t*，以防止编译器警告我void 指针上的算术。我不知道它为什么起作用，或者它是否是正确的方法。帮我别开枪打自己的脚？

#define OFFSET = ...;
int fd = 0;
uint8_t* base;

fd = open("/dev/mem", ...);

base = reinterpret_cast<uint8_t*>(mmap(..., fd, ...));

*(reinterpret_cast<uint32_t*>(base + OFFSET)) = 23;

Answer 1

base + OFFSET 是gcc 的扩展，其中指针运算适用于void *。 “为什么我们不能将 base 声明为 uint32_t*？”因为算术会出错。 void * 算术以字节为单位。

对于以字节为单位的算术含义似乎有些混淆。 OFFSET 是值 23 需要去的基数的字节数（不是 32 位整数）；所以首先投射到uint32_t 会移动四倍。这种代码是直接写入异构数据结构而不是使用结构的代码的典型。声明一个结构与直接写出访问有优缺点。在古代，他们通常声明一个结构，但由于对齐问题，钟摆已经摆回。更容易确保编译器不会通过以手写方式插入填充来插入结构定义。

base = reinterpret_cast<uint8_t*>(mmap(..., fd, ...));
*(reinterpret_cast<uint32_t*>(base + OFFSET)) = 23;

这确实是您在标准 C++ 中必须要做的；尽管对于这样的代码，人们倾向于在 C++ 中使用 C 风格转换（不打算讨论它；只是指出来）。