将字符数组转换为结构体指针

Question

我正在尝试理解从这段代码中的强制类型转换。

char out_packet_buffer[4500] ;  
struct ip6_hdr *iphdr ;

iphdr = (struct ip6_hdr *) &out_packet_buffer[0]; 

我的理解是，结构体iphdr的成员变量存储在char数组out_packet_buffer中。但是，在代码的后面，out_packet_buffer没有被使用。相反，iphdr被memcpy到一个uint8_t类型的内存位置(ether_frame)。但是，iphdr不是uint8_t类型的。

我希望能给出任何指导，帮助我理解这里发生了什么。

谢谢。

- alan

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我很确定这违反了严格别名规则。 - Christian Gibbons

@ChristianGibbons 感谢您指出这一点。这有助于我编写一个改进版本。 - alan

Answer 1

我的理解是，struct iphdr的成员变量存储在char数组out_packet_buffer中，这种类型转换的作用是，我们开始将从&out_packet_buffer[0]（或者只是out_packet_buffer）开始的内存块视为struct ip6_hdr而不是char[]。

以后对iphdr的任何使用都使用相同的内存，但将其拆分为struct ip6_hdr成员而不是char。

正如@Christian Gibbons所说，我也认为这违反了严格别名strict aliasing，这是UB。

- CIsForCookies

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谢谢。据我所知，它为开发人员提供了一个方便和有组织的（作为结构体）访问char缓冲区的方式。然而，我期望output_packet_buffer被memcopied并传递给sendto函数，但实际上并没有这样做。因此，我看不出output_packet_buffer的用处。 - alan

没错。这样你就可以访问 iphdr->some_member 而不是访问 out_packet_buffer[M] 到 out_packet_buffer[N]。 - CIsForCookies

然后在代码的后面，人们期望将out_packet_buffer复制到ether_frame并发送帧，但事实并非如此。那么为什么要使用/转换char数组out_packet_buffer呢？ - alan

Answer 2

看起来代码正在准备通过网络传输数据包。该数据包将由标头和有效载荷组成。整个数据包可能存储在out_packet_buffer中。ip6_header结构体是其中的前几个字节，数据有效载荷在其后。使用结构体来表示标头可以使代码更易读，但在发送到套接字之前可能需要进行“结构体顺序到网络顺序”的转换函数。

无论如何，数据包只是一系列字节，因此将其强制转换为任何8位类型都是可行的。

- Pam

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正确。第588-592行将数据包元素（IP头和有效载荷）复制到以太网帧中，然后发送出去。但是在第588行，只复制了iphdr。因此我完全看不出需要out_packet_buffer的原因。 - alan

这是一种廉价的方法，可以分配一个大的字节缓冲区，而不会有未释放指针的危险。只要它在范围内，它就会存在。也许最初的意图是将数据负载放入该大缓冲区中...? 仅复制IP头比那个大缓冲区更小。 - Pam