c++ - 我可以使用 memcpy 写入多个相邻的标准布局子对象吗？

Question

免责声明:这是试图深入研究一个更大的问题，因此请不要纠结于该示例在实践中是否有意义。

而且，是的，如果您想复制 对象，请使用/提供复制构造函数。 (但请注意，即使是示例也不会复制整个对象；它会尝试在几个相邻的 (Q.2) 整数上 blit 一些内存。)

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给定一个 C++ Standard Layout struct , 我可以使用 memcpy一次写入多个(相邻的)子对象？

完整示例:( https://ideone.com/1lP2Gd https://ideone.com/YXspBk )

#include <vector>
#include <iostream>
#include <assert.h>
#include <inttypes.h>
#include <stddef.h>
#include <memory.h>

struct MyStandardLayout {
    char mem_a;
    int16_t num_1;
    int32_t num_2;
    int64_t num_3;
    char mem_z;

    MyStandardLayout()
    : mem_a('a')
    , num_1(1 + (1 << 14))
    , num_2(1 + (1 << 30))
    , num_3(1LL + (1LL << 62))
    , mem_z('z')
    { }

    void print() const {
        std::cout << 
            "MySL Obj: " <<
            mem_a << " / " <<
            num_1 << " / " <<
            num_2 << " / " <<
            num_3 << " / " <<
            mem_z << "\n";
    }
};

void ZeroInts(MyStandardLayout* pObj) {
    const size_t first = offsetof(MyStandardLayout, num_1);
    const size_t third = offsetof(MyStandardLayout, num_3);
    std::cout << "ofs(1st) =  " << first << "\n";
    std::cout << "ofs(3rd) =  " << third << "\n";
    assert(third > first);
    const size_t delta = third - first;
    std::cout << "delta =  " << delta << "\n";
    const size_t sizeAll = delta + sizeof(MyStandardLayout::num_3);
    std::cout << "sizeAll =  " << sizeAll << "\n";

    std::vector<char> buf( sizeAll, 0 );
    memcpy(&pObj->num_1, &buf[0], sizeAll);
}

int main()
{
    MyStandardLayout obj;
    obj.print();
    ZeroInts(&obj);
    obj.print();

    return 0;
}

鉴于 C++ Standard 中的措辞:

9.2 Class Members

...

13 Nonstatic data members of a (non-union) class with the same access control (Clause 11) are allocated so that later members have higher addresses within a class object. (...) Implementation alignment requirements might cause two adjacent members not to be allocated immediately after each other; (...)

我会得出结论，保证 num_1至 num_3具有增加的地址并且是相邻的模填充。

为了完全定义上面的示例，我看到了这些要求，但我不确定它们是否满足这些要求:

• memcpy必须允许一次以这种方式写入多个“内存对象”，即特别是

  • 调用 memcpy目标地址为 num_1和一个大于 num_1 的尺寸的尺寸“对象”是合法的。 (鉴于 num_1 不是数组的一部分。)(Is memcpy(&a + 1, &b + 1, 0) defined in C11? 似乎是一个很好的相关问题，但不太合适。)
  • C++ (14) Standard , AFAICT, 引用 memcpy 的描述到 C99 Standard , 那一个状态:

  7.21.2.1 The memcpy function

  2 The memcpy function copies n characters from the object pointed to by s2 into the object pointed to by s1.

  所以对我来说，这里的问题是。根据 C 或 C++ 标准，这就是我们这里的目标范围是否可以被视为“对象”。注意:一个(部分)字符数组，如此声明和定义，当然可以假定为 memcpy 的目的算作“一个对象”因为我很确定我可以从 char 数组的一部分复制到(另一个)char 数组的另一部分。

  所以那么问题是将三个成员的内存范围重新解释为“概念”(？)字符数组是否合法。

• 正在计算 sizeAll是合法的，即 offsetof 的用法如图所示是合法的。

• 写入成员之间的填充是合法的。

这些属性成立吗？我还错过了什么吗？

Answer 1

§8.5

(6.2) — if T is a (possibly cv-qualified) non-union class type, each non-static data member and each base-class subobject is zero-initialized and padding is initialized to zero bits;

现在标准实际上并没有说这些零位是可写的，但我想不出一种架构在内存访问权限上具有这种粒度级别(我们也不希望有)。

所以我想说，在实践中这种重写零将始终是安全的，即使当权者没有特别声明。