c++ - Actor 和 union 一样安全吗？

Question

我想将大型变量(如 float )拆分为字节段，并通过 UART 逐字节串行发送这些变量。我正在使用 C/C++。

一种方法可能是深度复制我要发送到 union 的值，然后发送它。我认为那将是 100% 安全但速度很慢。联盟看起来像这样:

   union mySendUnion
   {
       mySendType sendVal;
       char[sizeof(mySendType)] sendArray; 
    }

另一种选择是将指向我要发送的值的指针转换为指向特定 union 的指针。这还安全吗？

第三个选项可以是将指针转换为我想发送给 char 的值，然后像这样递增一个指针:

            sendType myValue = 443.2;

    char* sendChar = (char*)myValue; 

    for(char i=0; i< sizeof(sendType) ; i++)
    {
        Serial.write(*(sendChar+j), 1);
    }

我在上面的指针算法上取得了成功，但我不确定它是否在所有情况下都是安全的。我担心的是，如果我们使用 32 位处理器并想发送一个 float 怎么办。编译器选择将这个 32 位 float 存储到一个内存单元中，但只将一个字符存储到每个 32 位单元中。

每次计数器递增都会使程序指针递增一个完整的内存单元，我们会错过 float 。

C 标准中是否有什么东西可以防止这种情况发生，或者这可能是某个编译器的问题？

Answer 1

首先，您不能用“C/C++”编写代码。没有“C/C++”这样的语言，因为它们是根本不同的语言。因此，关于 union 的答案截然不同。

关于标题:

Are casts as safe as unions?

不，通常不是，因为 strict aliasing rule .也就是说，如果您用指向不兼容类型的指针对某个特定类型的指针进行类型双关，则会导致未定义的行为。 此规则的唯一异常(exception)是当您通过指向(有符号或无符号)char 的指针为其设置别名来读取或操作对象的字节表示形式时。 如你的情况。

然而， union 是完全不同的 SCSS 。在 C99 及更高版本中允许通过复制到 union 和从 union 读取来进行类型双关，但在 C89 和所有版本的 C++ 中会导致未定义的行为。

在一个方向，如果您将原始 union 作为实际对象，您还可以使用指向 union 的指针安全地键入双关语(在 C99 和更高版本中)。像这样:

union p {
    char c[sizeof(float)];
    float f;
} pun;
union p *punPtr = &pun;

punPtr->f = 3.14;
send_bytes(punPtr->c, sizeof(float));

因为“指向 union 的指针指向它的所有成员，反之亦然”(C99，我不记得确切的段落，大约是 6.2.5，IIRC)。 不过，从另一个方向来看，情况并非如此:

float f = 3.14;
union p *punPtr = &f;
send_bytes(punPtr->c, sizeof(float)); // triggers UB!

总结:以下代码片段在 C89、C99、C11 和 C++ 中均有效:

float f = 3.14;
char *p = (char *)&f;
size_t i;
for (i = 0; i < sizeof f; i++) {
    send_byte(p[i]); // hypotetical function
}

以下仅在 C99 及更高版本中有效:

union {
    char c[sizeof(float)];
    float f;
} pun;

pun.f = 3.14;
send_bytes(pun.c, sizeof float); // another hypotetical function

但是，以下内容无效是有效的:

float f = 3.14;
unsigned *u = (unsigned *)&f;
printf("%u\n", *u); // undefined behavior triggered!

另一种始终保证有效的解决方案是memcpy()。 memcpy() 函数在两个对象之间进行按字节复制。 (不要让我开始说它“慢”——在大多数现代编译器和 stdlib 实现中，它是一个内在函数)。