контекст моей проблемы заключается в сетевом программировании. Скажем, я хочу отправлять сообщения по сети между двумя программами. Для простоты предположим, что сообщения выглядят так, и порядок байтов не вызывает беспокойства. Я хочу найти правильный, портативный и эффективный способ, чтобы определить эти сообщения как C структуры. Я знаю четыре подхода к этому: явное литье, литье через объединение, копирование и маршалинг.

struct message {
    uint16_t logical_id;
    uint16_t command;
};

Явное Приведение:

void send_message(struct message *msg) {
    uint8_t *bytes = (uint8_t *) msg;
    /* call to write/send/sendto here */
}

void receive_message(uint8_t *bytes, size_t len) {
    assert(len >= sizeof(struct message);
    struct message *msg = (struct message*) bytes;
    /* And now use the message */
    if (msg->command == SELF_DESTRUCT)
        /* ... */
}

мой понимание - вот что!--6--> не нарушает правила псевдонимов, поскольку указатель byte/char может содержать псевдоним любого типа. Однако обратное неверно, и поэтому receive_message нарушает правила сглаживания и, следовательно, имеет неопределенное поведение.

кастинг через Союз:

union message_u {
    struct message m;
    uint8_t bytes[sizeof(struct message)];
};

void receive_message_union(uint8_t *bytes, size_t len) {
    assert(len >= sizeof(struct message);
    union message_u *msgu = bytes;
    /* And now use the message */
    if (msgu->m.command == SELF_DESTRUCT)
        /* ... */
}

однако это, по-видимому, нарушает идею о том, что союз содержит только одного из своих членов в любой момент времени. Кроме того, это может привести к проблемам выравнивания, если исходный буфер не выровнен на границе слова / полуслова.

копирую:

void receive_message_copy(uint8_t *bytes, size_t len) {
    assert(len >= sizeof(struct message);
    struct message msg;
    memcpy(&msg, bytes, sizeof msg);
    /* And now use the message */
    if (msg.command == SELF_DESTRUCT)
        /* ... */
}

это, кажется, гарантированно дает правильный результат, но, конечно, я бы предпочел не копировать данные.

маршалинг

void send_message(struct message *msg) {
    uint8_t bytes[4];
    bytes[0] = msg.logical_id >> 8;
    bytes[1] = msg.logical_id & 0xff;
    bytes[2] = msg.command >> 8;
    bytes[3] = msg.command & 0xff;
    /* call to write/send/sendto here */
}

void receive_message_marshal(uint8_t *bytes, size_t len) {
    /* No longer relying on the size of the struct being meaningful */
    assert(len >= 4);    
    struct message msg;
    msg.logical_id = (bytes[0] << 8) | bytes[1];    /* Big-endian */
    msg.command = (bytes[2] << 8) | bytes[3];
    /* And now use the message */
    if (msg.command == SELF_DESTRUCT)
        /* ... */
}

все еще нужно скопировать, но теперь отделено от представления структуры. Но теперь нам нужно быть ясными с позицией и размером каждого члена, и эндианство-гораздо более очевидный вопрос.

обзоры info:

что такое строгое правило антиалиасинга?

сглаживание массива с указателем на структуру без нарушения стандарта

когда char * безопасно для строгого сглаживания указателя?

http://blog.llvm.org/2011/05/what-every-c-programmer-should-know.html

Пример Реального Мира

Я ищу примеры сетевого кода, чтобы увидеть, как это ситуация решается в другом месте. The легкий ip есть несколько подобных случаев. В udp.c в файле лежит следующий код:

/**
 * Process an incoming UDP datagram.
 *
 * Given an incoming UDP datagram (as a chain of pbufs) this function
 * finds a corresponding UDP PCB and hands over the pbuf to the pcbs
 * recv function. If no pcb is found or the datagram is incorrect, the
 * pbuf is freed.
 *
 * @param p pbuf to be demultiplexed to a UDP PCB (p->payload pointing to the UDP header)
 * @param inp network interface on which the datagram was received.
 *
 */
void
udp_input(struct pbuf *p, struct netif *inp)
{
  struct udp_hdr *udphdr;

  /* ... */

  udphdr = (struct udp_hdr *)p->payload;

  /* ... */
}

здесь struct udp_hdr представляет собой упакованное представление заголовка udp и p->payload типа void *. Иду на мое понимание и этой ответ, это наверняка [edit-not] нарушение строгого сглаживания и, следовательно, имеет неопределенное поведение.