Punning türü yazın: yerinde önemsiz yapı

Bunun oldukça yaygın bir konu olduğunu biliyorum, ancak tipik UB'nin bulunması kolay olduğu kadarıyla, bu varyantı bulamadım.

Yani, verilerin gerçek bir kopyasını kaçınarak resmi olarak Pixel nesnelerini tanıtmaya çalışıyorum.

Bu geçerli mi?

struct Pixel {
    uint8_t red;
    uint8_t green;
    uint8_t blue;
    uint8_t alpha;
};

static_assert(std::is_trivial_v<Pixel>);

Pixel* promote(std::byte* data, std::size_t count)
{
    Pixel * const result = reinterpret_cast<Pixel*>(data);
    while (count-- > 0) {
        new (data) Pixel{
            std::to_integer<uint8_t>(data[0]),
            std::to_integer<uint8_t>(data[1]),
            std::to_integer<uint8_t>(data[2]),
            std::to_integer<uint8_t>(data[3])
        };
        data += sizeof(Pixel);
    }
    return result; // throw in a std::launder? I believe it is not mandatory here.
}

Beklenen kullanım şekli, büyük ölçüde basitleştirilmiş:

std::byte * buffer = getSomeImageData();
auto pixels = promote(buffer, 800*600);
// manipulate pixel data

Daha spesifik olarak:

• Bu kod iyi tanımlanmış bir davranışa sahip mi?
• Evetse, döndürülen işaretçiyi kullanmayı güvenli hale getirir mi?
• Evet ise, başka hangi Pixeltürlere genişletilebilir? (is_trivial sınırlama? pikselini sadece 3 bileşenle gevşetmek?).

Hem clang hem de gcc tüm döngüyü hiçliğe göre optimize eder, bu da istediğim şeydir. Şimdi, bunun bazı C ++ kurallarını ihlal edip etmediğini bilmek istiyorum.

Onunla oynamak istiyorsanız Godbolt bağlantısı .

(Not: std::byteSoru kullanılmaya devam ettiğinden c ++ 17 etiketlemedim char)

Sonucu promotedizi olarak kullanmak tanımsız bir davranıştır . Biz bakarsak [expr.add] /4.2 Elimizdeki

Aksi takdirde, öğeler ([dcl.array]) içeren bir dizi nesnesinin bir dizi öğesine işaret ediyorsaPixn , ifadeler P + Jve J + P( Jdeğerin olduğu yerde j) if öğesinin (muhtemelen varsayımsal) dizi öğesine i+jişaret xeder 0≤i+j≤nve ifade P - J( muhtemelen, varsayımsal-) dizi elemanı i−jarasında xise 0≤i−j≤n.

işaretçinin bir dizi nesnesini göstermesini gerektirdiğini görüyoruz. Aslında bir dizi nesneniz yok. Bitişik bellekte Pixelbaşka bir Pixelsizleyen tek bir işaretçi var . Bu aslında erişebileceğiniz tek elemanın ilk eleman olduğu anlamına gelir. İşaretçinin geçerli etki alanının sonunu geçtiğiniz için başka bir şeye erişmeye çalışmak tanımsız bir davranış olacaktır.

Döndürülen işaretçinin sınırlı kullanımı ile ilgili zaten bir cevabınız var, ancak ilkine std::laundererişebilmeniz gerektiğini de düşündüğümü eklemek istiyorum Pixel:

reinterpret_castHerhangi önce yapılır Pixelnesne oluşturulur (eğer öyle yapmayın varsayarak getSomeImageData). Bu nedenle reinterpret_castişaretçi değerini değiştirmez. Ortaya çıkan işaretçi yine std::bytede işleve iletilen dizinin ilk öğesini gösterecektir.

Eğer oluştururken Pixelnesneleri, bunlar olacak yuvalanmış içinde std::bytedizinin ve std::bytedizi edilecek depolama sağlayan yönelik Pixelnesneler.

Depolama alanının yeniden kullanılmasının eski nesneye bir işaretçi otomatik olarak yeni nesneyi göstermesine neden olduğu durumlar vardır. Ama burada olan şey bu değil, bu yüzden resultyine de std::bytenesneyi değil, Pixelnesneyi gösterecek . Sanırım bir Pixelnesneyi işaret ediyormuş gibi kullanıyorum , teknik olarak tanımlanmamış bir davranış olacak.

Nesneyi reinterpret_castoluşturduktan sonra yapsanız bile, bunun hala geçerli olduğunu düşünüyorum Pixel, çünkü Pixelnesne ve bunun std::byteiçin depolama alanı işaretçi ile dönüştürülemez . Böylece işaretçi bile nesneyi std::bytedeğil, Pixelnesneyi göstermeye devam ederdi .

İşaretçiyi yeni yerleşimden birinin sonucundan döndürmek için aldıysanız Pixel, söz konusu nesneye erişim söz konusu olduğunda , her şey yolunda olmalıdır .

Ayrıca std::byteişaretçinin uygun şekilde hizalandığından Pixelve dizinin gerçekten yeterince büyük olduğundan emin olmanız gerekir . Hatırladığım kadarıyla standart gerçekten Pixelaynı hizalamaya sahip std::byteveya dolgu içermiyor gerektirmez .

Ayrıca bunların hiçbiri Pixelönemsiz veya gerçekten başka bir mülke bağlı değildir. std::byteDizi yeterli büyüklükte ve Pixelnesneler için uygun şekilde hizalandığı sürece her şey aynı şekilde davranır .