c++ - 如何以符合标准的方式方便地填充混合类型的缓冲区？

Question

存在一些问题，我们需要用混合类型填充缓冲区。两个例子:

• 编程 OpenGL/DirectX，我们需要填充顶点缓冲区，它可以有混合类型(它基本上是一个结构数组，但该结构可能由运行时数据描述)
• 创建内存分配器:将头/尾信息放入缓冲区(大小、标志、下一个/上一个指针、标记等)

问题可以这样描述:

• 有一个分配函数，它返回一些内存(new、malloc、操作系统相关的分配函数，如 mmap 或 虚拟分配)
• 需要将混合类型以不同的偏移量放入分配的缓冲区

一个解决方案可以是这样的，例如将一个 int 写入一个偏移量:

void *buffer = <allocate>;
int offset = <some_offset>;
char *ptr = static_cast<char*>(buffer);
*reinterpret_cast<int*>(ptr+offset) = int_value;

但是这样很不方便，至少有两个地方有UB:

• ptr+offset 是 UB，因为 ptr 处没有 char 数组
• 写入 reinterpret_cast 的结果是 UB，因为那里没有 int

为了解决不方便的问题，经常使用这种方案:

union Pointer {
    void *asVoid;
    bool *asBool;
    byte *asByte;
    char *asChar;
    short *asShort;
    int *asInt;

    Pointer(void *p) : asVoid(p) { }
};

因此，有了这个 union ，我们可以这样做:

Pointer p = <allocate>;
p.asChar += offset;
*p.asInt++ = int_value; // write an int to offset
*p.asShort++ = short_value; // then a short afterwards
// other writes here

这个方案对于填充缓冲区很方便，但是有更多的UB，因为该方案使用了非活跃的 union 成员。

所以，我的问题是:如何以一种严格符合标准且最方便的方式解决这个问题？我的意思是，我希望以符合标准的方式获得 union 解决方案提供的功能。

(注意:假设我们这里没有对齐问题，对齐是通过使用适当的偏移来处理的)

Answer 1

处理这些事情的一种简单(且一致)的方法是利用 std::memcpy将您需要的任何值移动到存储区域中的正确偏移量中，例如

std::int32_t value;
char *ptr;
int offset;
// ...
std::memcpy(ptr+offset, &value, sizeof(value));

不要担心性能，因为在许多情况下(例如小值)，您的编译器实际上不会执行 std::memcpy 调用。当然，检查程序集输出(和配置文件!)，但一般来说应该没问题。