用于可变宽度访问的类型转换数组

Question

抱歉，我不确定我写的标题是否准确。

但首先，这是我的限制条件：

Array[]，用作寄存器映射，声明为无符号8位数组（uint8_t），这样索引（偏移量）是按字节计算的。
要 read/written 进入数组的数据具有不同的宽度（8 位、16 位、32 位和 64 位）。
非常有限的内存和速度是必须的。

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，但由于位移，这会很慢。

这种用法会出现严重问题吗？我的硬件上有运行这个，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

这可能没问题。许多人都做过这样的事情。 C在这种事情上表现很好。

需要注意两点：

缓冲区溢出。你知道像永恒之蓝这样的零日攻击和像 WannaCry 这样的黑客攻击吗？他们中的许多人都利用了像您这样的代码中的错误。恶意输入导致代码向 uint8_t Array[0x100] 之类的数据结构中写入过多内容。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。检查你没有超过它们。
机器字节排序与网络字节排序，又名 endianness。如果这些数据结构通过网络从一台机器移动到另一台机器，您可能会遇到麻烦。

Answer 2

Is there going to be a significant problem with this usage?

它会产生未定义的行为。因此，即使在实践中按照您对当前 C 实现、硬件、程序和数据的预期表现，您也可能会发现当某事（任何）发生变化时它会意外中断。

即使编译器以明显的方式实现转换和取消引用（它没有义务这样做，因为 UB），您的方法导致的未对齐访问至少会减慢许多 CPU，并且会在某些 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，只要您不超出数组的范围，它就会定义行为。

用于可变宽度访问的类型转换数组

Typecasting Arrays for Variable Width Access

c

memory

hardware

casting

buffer-overrun