在 8 位平台或 32 位平台上将 uint8_t 的元素转换为 32 位变量

Question

让我们考虑两个例子

1:8 位 MCU/MPU/平台 - 小端

uint8_t arr[5] = {0x1,0x2,0x3,0x4,0x5};//assume &arr[0] == 0x0
uint32_t *ui32 = (uint32_t*)&arr[1];

*ui32 的值是多少？ 0x2030405？在这个平台上是否有必要将 uint32_t 变量放置到 4 的地址倍数？

1:32 位 MCU/MPU/平台 - 小端

几乎相同的例子:

uint8_t arr[] = {0x1,0x2,0x3,0x4,0x5, 0x6, 0x7, 0x8}; //again assume &arr[0] == 0x0
uint32_t *ui32 = (uint32_t*)&arr[1];

*ui32 的值是多少？

我知道 32 位变量应该驻留在 4 的倍数地址中。

我在哪里可以找到这方面的规范？

Answer 1

语言律师

您的代码包含未定义的行为并且不可移植。例如，在我编写过的一些 UNIX 工作站上，内存访问必须与操作数的大小对齐，因此大多数情况下(但不是所有情况下)，我会尝试取消引用 (uint32_t*)&arr[1]。会使程序崩溃 SIGBUS , 由内存总线引起的硬件错误。编译器允许你那样搬起石头砸自己的脚。像您那样转换指针违反了 C 的严格别名规则，这会导致未定义的行为。

您可以通过编写 uint32_t x; memcpy( &x, &array[1], sizeof(x) ) 来解决这个问题。 ，标准明确允许。从这一点开始，我将假设您正在做与此相同的事情。如果您没有在数组中使用偏移量，您也可以在 C 中使用 union 字段进行 type=pun(尽管 C++ 中的规则不同)。

按照标准，数组的元素必须连续存储，元素之间没有填充。 memcpy()在某些对象之间 x和一组 unsigned char[sizeof(x)]是合法的，结果称为它的对象表示。

将任意位复制到 <stdint.h> 中任何精确宽度类型的对象表示与 memcpy()是未指定的行为，而不是未定义的行为。这是一个格式良好的程序，你会得到一些有效的 uint32_t脱离它，即使语言标准没有说明必须是什么。您没有授予编译器做任何它想做的事情的权限，比如 Kill All Humans。这只是因为标准不允许精确宽度整数类型具有值位以外的任何位，因此，它们不能有陷阱表示，如果复制到无效位模式会导致未定义的行为该类型的值。 (标准中的示例是在每个字中存储奇偶校验位的实现。)

但是，该保证的另一面是类型 uint8_t和 uint32_t不能保证存在，并且在现实世界中存在一些架构，它们的符合版本永远不会存在。 (但是，unsigned char array[sizeof(uint_least32_t) + 1] 保证有效。)

Tl;dr

正确运行该代码的真实世界小端实现可能会告诉您 *u32是0x05040302 .否则，我们会称它为 little-endian 以外的名称。然而，一些编译器让程序员有责任仔细遵守严格的别名规则。众所周知，它们会生成优化代码，如果您通过任何一个指针编写，这些代码都不会达到您的预期。