用于可变宽度访问的类型转换 Arrays

Question

对不起，我不确定我是否准确地写了标题。

但首先，这是我的限制：

1. Array[]，用作寄存器 map，被声明为无符号 8 位数组 (uint8_t)，这样索引（偏移）是每个字节的。
2. 要读取/写入数组的数据具有不同的宽度（8 位、16 位、32 位和 64 位）。
3. 非常有限的 Memory 和速度是必须的。

执行以下操作有哪些注意事项

uint8_t some_function(uint16_t offset_addr) //16bit address
{
  uint8_t Array[0x100];
  uint8_t data_byte = 0xAA;
  uint16_t data_word;
  uint32_t data_double = 0xBEEFFACE;

\\ A. Storing wider-data into the array
*((uint32_t *) &Array[offset_addr]) = data_double;

\\ B. Reading multiple-bytes from the array
data_word = *((uint16_t *) &Array[offset_addr]);
 
  return 0;
}

我知道我可以尝试按字节写入数据，但是由于位移，这会很慢。

这种用法会不会有很大的问题？ 我已经在我的硬件上运行了它，到目前为止还没有发现任何问题，但我想注意这个实现可能导致的潜在问题。

Answer 1

这种用法会不会有很大的问题？

它会产生未定义的行为。 因此，即使在实践中，在您当前的 C 实现、硬件、程序和数据上表现出您的意图，您也可能会发现当某些（任何东西）发生变化时它会意外中断。

即使编译器以明显的方式实现强制转换和取消引用（它没有义务这样做，因为 UB），由您的方法导致的未对齐访问至少会减慢许多 CPU，并且会在一些 CPU 上产生陷阱。

做你想做的符合标准的方法是这样的：

uint8_t some_function(uint16_t offset_addr) {
  uint8_t Array[0x100];
  uint8_t data_byte = 0xAA;
  uint16_t data_word;
  uint32_t data_double = 0xBEEFFACE;

\\ A. Storing wider-data into the array
  memcpy(Array + offset_addr, &data_double, sizeof data_double);

\\ B. Reading multiple-bytes from the array
  memcpy(&data_word, Array + offset_addr, sizeof data_word);
 
  return 0;
}

这不一定比您的版本慢，并且只要您不超出数组的范围，它就已经定义了行为。

Answer 2

这可能没问题。 很多人都做过这样的事情。 C 在这种情况下表现良好。

需要注意的两件事：

1. 缓冲区溢出。 你知道那些像 Eternal Blue 这样的零日和像 WannaCry 这样的黑客吗？ 他们中的许多人利用了像您这样的代码中的错误。 恶意输入导致代码将太多内容写入数据结构，如uint8_t Array[0x100] 。 当心。 避免像您所做的那样在堆栈上分配缓冲区（作为函数局部变量），因为破坏堆栈是可利用的。 让它们足够大。 检查你没有超越他们。

2. 机器字节排序与网络字节排序，也就是字节序。 如果这些数据结构通过网络在机器之间移动，您可能会遇到麻烦。