c-读取以void*形式传递的char数组，指针递增，然后读取为chars和其他数据类型

Question

因此，为了消除我想从文件(char数组)中读取的标题中的误解(不知道如何在标题中提问)，将其作为void*传递，这样我就可以通过增加指针来读取不依赖的数据类型。因此，这里有一个简单的例子，我想在C代码中做什么：

char input[] = "DCkjh";
char* pointer = &input[0];       //lets say 0x00000010 
char type1 = *pointer;           //should be 'D'
pointer += sizeof(char);         //0x00000020
uint16_t value1 = *(uint16_t*)pointer; //should be 0
pointer += sizeof(uint16_t);     //0x00000040
char type2 = *pointer;           //should be 'C'
pointer += sizeof(char);         //0x00000050
uint32_t value2 = *(uint32_t*)pointer; //should be 1802135552

这只是为了教育目的，所以我只想知道这是否可能，或者是否有办法实现同样的目标或类似的事情。此外，如果能知道它的速度，那就太好了。只保留数组并在读取字符时对其进行移位会更快吗？还是实际上更快？

编辑：对c代码进行编辑，并将void*更改为char*；

Answer 1

这在两个方面是错误的：

1. void是不完全类型，不能完成。不完全类型是没有已知大小的类型。为了进行指针运算，必须知道大小。取消引用指针也是如此。一些编译器将char的大小归因于void，但这是一个永远不应该依赖的扩展。增加指向void的指针是错误的，无法工作。

2. 您所拥有的是一个char数组。通过不同类型的指针访问此数组会违反严格别名，不允许这样做。

   这实际上不是您当前代码所做的——看看这一行：

   uint32_t value2 = (int)*pointer; //should be 1802135552
   

   您只是将单字节(假设您的指针指向char，请参阅我的第一点)转换为uint32_t。你可能的意思是

   uint32_t value2 = *(uint32_t *)pointer; //should be 1802135552
   

   可能会做您期望的事情，但在技术上是未定义的行为。

第二点的相关参考文献如N1570中的§6.5 p7，C11:的最新草案

对象的存储值只能由具有以下值之一的左值表达式访问以下类型：
--与对象的有效类型兼容的类型，
–与对象的生效类型兼容的一个类型的限定版本，
--是与对象，
-一个类型，它是与对象的有效类型，
--在其成员(递归地，包括子聚合或包含联合的成员)，或
--字符类型。

这个非常严格的规则的理由是，例如它使编译器能够基于不同类型的两个指针(char *除外)可以从不别名的假设进行优化。其他原因包括某些平台上的对齐限制。

Answer 2

即使在取消引用之前将代码修复为将指针强制转换为正确的类型(如int*)，也可能存在对齐问题。例如，在某些体系结构中，如果4字节的int没有与4字节的字边界对齐，则根本无法读取。

一个肯定有效的解决方案是使用这样的东西：

int result;
memcpy(&result, pointer, sizeof(result));

Answer 3

更新：

在问题的更新代码中

uint16_t value1 = *(uint16_t*)pointer;

恰好违反了严格别名。这是无效代码。

有关更多详细信息，请阅读答案的其余部分。

---

初始版本：

从技术上讲，首先不允许取消引用void指针。

引用C11，第6.5.3.2章

[…]如果操作数指向函数，则结果为功能指示符；如果它指向一个对象，则结果为指定对象如果操作数具有类型"指向类型"，则结果具有类型"类型"。[…]

但是，void是一个永远不完整的类型，因此存储大小未知，因此不可能取消引用。

gcc扩展允许您取消引用void指针并对其执行算术运算，将其视为char指针的别名，但最好不要对此进行回复。请将指针强制转换为字符类型或实际类型(或兼容类型)，然后继续取消引用。

也就是说，如果将指针本身强制转换为字符类型以外的其他类型，或者与原始指针不兼容的类型，则会违反严格的别名规则。

如第6.5章所述，

对象的存储值只能由具有以下值之一的左值表达式访问以下类型的

--与对象的有效类型兼容的类型

--与对象的有效类型兼容的类型的合格版本，

--一个类型，它是与对象，

--一个类型，它是与的限定版本相对应的有符号或无符号类型物体的有效类型

--一种聚合或并集类型，在其成员(递归地，包括子集合或包含联盟的成员)，或

--字符类型。

和，第6.3.2.3章

[….]当指向对象的指针转换为指向字符类型的指针时，结果指向对象的最低寻址字节。的连续增量结果，直到对象的大小，产生指向对象剩余字节的指针。