特定场景下指针解引用和强制转换之间的关系不清楚

Posted 2023-02-17

【中文标题】特定场景下指针解引用和强制转换之间的关系不清楚

【英文标题】：Unclear relationship between pointer dereferencing and casting in a specific scenario

【发布时间】：2017-12-06 13:28:03

【问题描述】：

我有以下 Cpp 功能：

u_long stringIpV4ToBinary(const char * ipv4)

    u_long * buff[1];
    int ret = InetPton(AF_INET, ipv4, &buff);
    if (ret == -1) return 1;
    if (ret == 0) return 1; // more handling needs to be added

// return ntohl(*buff[0]);           // crash, no warning
// return ntohl((*buff)[0]);         // same meaning above (??) crash, no warning
// return ntohl(**buff);             // crash, no warning
// return ntohl(*(buff[0]));         // crash, no warning
// return ntohl(*(u_long*)buff[0]);  // crash, no warning
// return ntohl((u_long)buff[0]);    // works, but produces warnings:: 'type cast': truncation from 'u_long *' to 'u_long'
// return ntohl(*(u_long*)&buff);    // works
// return ntohl(*(u_long*)&buff[0]); // works
// return ntohl(*(u_long*)buff[0]);  // crash, no warning
// return ntohl(*(u_long*)buff);     // works

我花了一些时间试图提取我需要传递给ntohl() 的 buff 值（所以你可以忽略前几行）。我在玩 *buff[0] *buff 和其他人，没有意识到我需要转换数组第一个元素的值（&buff[0]、buff 或 &buff）。

问题：为什么我需要将检索到的值转换为(u_long*)，然后引用指针？ @runtime 是否模糊或不清楚 buff[0] 中保存的值将是 u_long * 类型？我的期望是ntohl(**buff) - （buff 是数组名称，它衰减为一个指针，并且由于数组本身是 u_long 指针）双解引用就足够了。

【问题讨论】：

InetPton 似乎是一个特定于 Windows 的函数，因此可能值得为这个问题添加相应的标签:)

@tkausl 对不起，我没明白为什么它是一个字符指针？我相信这就是我的误解所在。

我看错了变量，抱歉。为什么它是一个大小为 1 的数组呢？只需使用本地 u_long 并获取指向该变量的指针。

InetPton() 返回一个 binary numeric IP address in network byte order. 和 4 个字节（32 位）——在 windows 上 u_long 的大小对于 IPV4 地址来说已经足够了。

将buff 声明为正确的类型（IN_ADDR）不是更容易吗？

【参考方案1】：

您已将buff 定义为指向u_long 的指针 数组（大小为1）。所以InetPton 将生成的 IP 地址直接存储在这个指针变量中。然后您会遇到崩溃，因为此 IP 地址被解释为内存地址并被取消引用。

buff 应该定义为一个简单的u_long，其地址传递给InetPton：

u_long buff;
int ret = InetPton(AF_INET, ipv4, &buff);

那么你可以这样做：

return ntohl(buff);

对此进行改进，如果第一个参数的值为AF_INET，则MSDN页面显示如下：

INT WSAAPI InetPton(
  _In_  INT     Family,
  _In_  PCTSTR pszAddrString,
  _Out_ PVOID  pAddrBuf
);

...

指定此参数时，pszAddrString参数必须 指向 IPv4 地址的文本表示和 pAddrBuf 参数返回一个指向IN_ADDR 结构的指针，该结构表示 IPv4 地址。

因此，您应该为第三个参数传递IN_ADDR 的地址：

IN_ADDR addr;
int ret = InetPton(AF_INET, ipv4, &addr);
...
return ntohl(addr.S_addr);

编辑：

详细说明演员阵容产生影响的原因，事实证明并非如此。不同之处在于间接级别和取消引用的次数。

【讨论】：

storing the resulting IP address directly in this pointer variable. - 让我试着阐述一下我是如何理解你所说的。我希望你能纠正我，以防我遗漏了什么。我将&buff 传递给&buff[0] 或简单地将buff 传递给InetPton()。它将值作为数组的第一个元素推送。该函数的输出参数定义为_Out_ PVOID pAddrBuf，因此我应该能够use u_long * a [] 没有问题。函数ntohl() 然后接受 u_long - 应该从 **buff 获得 - 第一个 * 延迟数组，第二个 * - 获取值？

@MindaugasBernatavičius 问题在于 IP 地址存储在 buff[0] 中，其类型为 u_long *。例如，如果您将“127.0.0.1”传递给InetPtoN，那么buff[0] 将（假设您的系统是小端）包含值0x0100007f 作为类型u_long *。所以buff[0] 包含你想要的值，但它是错误的类型。这就是(u_long)buff[0] 为您提供预期值的原因。这也是*buff[0] segfaults 的原因，因为它的意思是“获取地址 0x0100007f 的值”，这不是一个有效的地址。

好的，太好了。我想我现在明白了。 PVOID 不是InetPtoN() 的返回类型（不知道为什么会这样，因为返回值是在函数签名的开头指定的），它是它所期望的值的类型——在我的正在使用buff 的地址运算符 (&) 检索案例。由于buff[0] 是u_long * IP 被存储在那里并取消引用它，我会得到一个段错误。我犯的一个奇怪的错误是认为 PVOID 在某种程度上是一种返回类型 - 也许我因为最近在 C# 中编程而犯了这个错误：D 谁知道。

【参考方案2】：

传递给ntohl 的参数不需要强制转换。

在解析 IPv4 字符串地址时，InetPton 只需要内存中可以写入 4 个字节的地址。

u_long addr; // 4 bytes on Windows
int ret = InetPton(AF_INET, ipv4, &addr);
if (ret == -1) return 1;
if (ret == 0) return 1; // more handling needs to be added

return ntohl(addr);

理想情况下，您应该使用 IN_ADDR 类型，但如果您只关心 Windows，则可以直接使用基于 long 的类型。

当您需要在所述变量中存储数据时，将堆栈上的变量声明为指针 (*) 是没有意义的，这是 C 101。

【讨论】：

这是我在 Internet 上找到的一个示例，但感谢它在某种程度上是 C 101。不应该使用指针我同意，只是想了解为什么我看到我看到的行为。

buff 不是存储位置。您不能询问如何检索 buff[0] 中的值，因为它不存在。你的 buff 变量指向一个未定义的位置，当传递给 InetPton 作为写入它的位置时，理论上可能会覆盖你的主引导记录。

【参考方案3】：

对InetPton 的调用会将一个32 位IPv4 地址写入buff 中的第一个u_long *。

所有双重取消引用的变体都将该值视为指针。不是，这就是它们崩溃的原因。

那些工作的人设法只做一次取消引用，并将结果视为长，这就是他们工作的原因。 （尽管我怀疑其中许多实际上具有未指定或未定义的行为，因为您对值是指针还是整数非常随意。）

如果您将buff 声明为IN_ADDR，您的代码可能会更简单且清晰正确。

【讨论】：

我同意最后一点，我不会留下问题中提供的代码。谢谢你帮助我，我很感激。所以你是说buff 不是指向u_long * 指针的指针（数组）？输出参数是_Out_ PVOID pAddrBuf for InetPton() PVOID，我认为是 void * - 一个通用指针，所以我应该能够使用 u_long * ？ ... 好像我错过了什么。

正如您声明的那样，buff 确实是一个指针数组。但是函数接受指针的原因是告诉它把结果写到哪里；结果本身不是指针。您只需要传递合适类型的变量的地址 - 例如参见@Anders 答案。 （请注意，_Out_ 不是标准 C++；这里本质上是一个注释。）

精确识别，那是我弄错了 - 我虽然 out 关键字指定了返回类型。很高兴我在脑海中澄清了这一点。非常感谢您的帮助，您让我更容易理解问题:)