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c++ - 2 成员结构是否可以安全地替代位压缩 int？

coder 2024-02-20 原文

我有一些现有的 C++ 代码可以通过网络发送和接收 uint32_t 数组。由于我的协议(protocol)发生了变化，我想用一对两个 uint16_t 替换这个数组中的每个条目，如果可能的话，我想这样做而不改变我发送的位数网络。将两个 uint16_t 值组合成单个 32 位宽值的一种明显方法是将低级位打包到 uint32_t 中，并保持数组定义不变.所以发件人的代码看起来像这样:

uint32_t items[ARR_SIZE];
for(std::size_t i = 0; i < ARR_SIZE; ++i) {
    //get uint16_t field1 and field2 somehow
    items[i] = static_cast<uint32_t>(static_cast<uint32_t>(field2) << 16)
                   | static_cast<uint32_t>(field1));
}

接收方的代码如下所示:

//receive items
for(std::size_t i = 0; i < ARR_SIZE; ++i) {
    uint16_t field1 = static_cast<uint16_t>(items[i] & 0xffff);
    uint16_t field2 = static_cast<uint16_t>(items[i] >> 16);
    //do something with field1 and field2
}

但是，这很丑陋，类型不安全，并且依赖于硬编码的魔数(Magic Number)。我想知道是否可以通过定义一个“应该”与 uint32_t 大小完全相同的 2 成员结构来完成同样的事情:

struct data_item_t {
    uint16_t field1;
    uint16_t field2;
};

然后，发件人的代码将如下所示:

data_item_t items[ARR_SIZE];
for(std::size_t i = 0; i < SIZE; ++i) {
    //get uint16_t field1 and field2 somehow
    items[i] = {field1, field2};
}

接收方的代码如下所示:

//receive items
for(std::size_t i = 0; i < ARR_SIZE; ++i) {
    uint16_t curr_field1 = items[i].field1;
    uint16_t curr_field2 = items[i].field2;
    //do something with field1 and field2
}

这是否与位压缩的 uint32_t 等效？换句话说，当我使用 struct data_item_t 时，items 数组是否包含与我使用 uint32_t 和位打包时相同的位？基于the rules of structure padding ，我认为包含两个 uint16_t 的结构永远不需要任何内部填充来正确对齐。或者这实际上取决于我的编译器，我需要像 __attribute__((__packed__)) 这样的东西来保证它？

最佳答案

不应该有任何实现定义的填充问题，但是根据字节顺序，表示之间将存在差异。另请注意，对齐方式会有所不同 - 例如，如果您将您的值嵌入另一个结构中，这就会变得相关。

更一般地说，不清楚您试图达到何种级别的协议(protocol)兼容性。我建议您要么决定允许打破版本之间的协议(protocol)兼容性，要么以可扩展和版本化的方式非常明确地制定协议(protocol)，以便不同版本的软件可以进行通信。在这种情况下，您应该设计协议(protocol)，使其定义良好，独立于您的 C++ 实现，并以逐字节的方式编写发送/接收代码，以避免字节顺序问题。

我完全看不出在改变表示法的同时保持相同的数据大小有什么效果。

关于c++ - 2 成员结构是否可以安全地替代位压缩 int？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/56226597/

代位ampcodefielduintc++structmemory-alignment

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