复制字节模式以实现浮点数不起作用。

Question

复制字节模式以实现浮点数不起作用。

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我目前正在自学C++，并尽可能了解有关内存的所有知识。我发现你可以使用char指针将int的位模式复制并通过强制类型转换存储在内存中：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{

int x = 20;

char* cp = new char[sizeof(int)];

cp[0] = *((char*)&x);
cp[1] = *((char*)&x+1);
cp[2] = *((char*)&x+2);
cp[3] = *((char*)&x+3);

std::cout << (int)*cp; // returns 20; 


return 0;
}

上述代码有效，当我将cp转换为int时，编译器每次读取4个字节，我得到的正确数字是20。

但是如果将其更改为float：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{

float x = 20;

char* cp = new char[sizeof(float)];

cp[0] = *((char*)&x);
cp[1] = *((char*)&x+1);
cp[2] = *((char*)&x+2);
cp[3] = *((char*)&x+3);

std::cout << (float)*cp; // returns 0.


return 0;
}

返回0。现在我有点困惑了。如果我复制每个字节，为什么它仍然给我一个0？如果有人能帮我理解这一点，那就太棒了。

- MP3D

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将 (float)*cp 改为 *(float*)cp。我警告不要使用这种做法，因为它们绕过了 C++ 的强类型系统，只有在极少数情况下并且经过谨慎考虑才应该使用。 - Eljay

@Elijay，这似乎解决了问题，我以为我在逻辑上做错了什么。你能解释一下为什么我必须要做*(float*)cp而不是(float)*cp吗？我想我明白了，但还没有完全理解。非常感谢你，我肯定不会在其他项目中这样做。我目前只是试图学习关于内存的知识，我发现这很有趣，我可以对它有如此多的控制。 - MP3D

*cp首先发生，然后(float)将ASCII字符的值从整数转换为浮点数。其他字节不被访问。 - Eljay

@Eljay，这样做可能有效，但它是未定义的行为。认真地说，不要这样做，如果您遇到由于违反严格别名规则而导致的错误，甚至猜测正在发生什么都会非常痛苦。这不值得，额外的std::memcpy不会伤害任何人，编译器可以看穿它并尽可能避免实际复制。 - Quimby

1个回答

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原文链接

- Quimby · Accepted Answer

(int)*cp;首先对指针进行解引用，返回一个char值，然后将该值强制转换为整数。这只适用于char可以存储的范围— 0 255或-128 127，并且需要一个小端系统。

修复方法可能看起来是*reinterpret_cast<float*>(cp);或*((float*)cp)。但两者都是错误的，会导致未定义行为，因为它们违反了严格别名规则。

严格别名规则规定，只有在指针指向的内存位置上存在类型为T的对象时，才能对指向T的指针进行解引用。除了char、std::byte和unsigned char之外。这意味着可以通过将任何类型转换为char来检查任何类型，但不能简单地将一堆字节解释为随机的T。

序列化和反序列化对象的正确方法是：

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    float x = 20.0f;

    // This is safe.
    char* cp1 = reinterpret_cast<char*>(&x);
    // Also safe because there is a float object at cp1.
    std::cout << *reinterpret_cast<float*>(cp1);

    // No need for dynamic allocation.
    char cp2[sizeof(float)];
    // Copy the individual bytes into a buffer.
    //  = Serialize the object.
    std::memcpy(cp2, &x, sizeof(x));

    // NOT SAFE, UNDEFINED BEHAVIOUR
    // There is no float object at cp2.
    std::cout << *reinterpret_cast<float*>(cp2);

    // Deserialization through copy
    float y;
    std::memcpy(&y, cp2, sizeof(y));
    // Safe
    std::cout << y;

    return 0;
}