将无符号整数存储在指针中

Posted 2023-02-21

【中文标题】将无符号整数存储在指针中

【英文标题】：Storing unsigned integer in a pointer

【发布时间】：2016-12-13 21:40:47

【问题描述】：

我正在构建一个八叉树数据结构，为了为最终节点节省内存，我希望将值直接存储在指针中，而不必创建一个可容纳 8 个子节点的对象。

我的数据类型是 uint32_t，这意味着指针有足够的位来保存它在 x86 或 amd64 上。

那么如何将无符号 32 位整数存储在 x86 或 amd64 指针中？

伪代码：

uint32_t i = 123;
Octree* ptr = i;
uint32_t ii = ptr;
std::cout << ii << std::endl; //Prints 123

这怎么可能？

【问题讨论】：

uint32_t i = 123; Octtree* ptr = reinterpret_cast(i); uint32_t ii = reinterpret_cast(ptr);

@FamZ：虽然在 x86 上应该可以工作，但在技术上它是非法的，有一些奇怪的平台会导致崩溃（甚至只是 引用 i> 指向无效指针会在这些 CPU 上触发硬件异常）。

【参考方案1】：

不允许将无符号整数直接存储在 in 指针中，但您可以：

反过来：您可以将指针存储在无符号整数中；具体来说，uintptr_t 被标准明确保证足够大，让指针在往返过程中存活；

使用union:

union NodePtr 
    Octree *child;
    uint32_t value;

这里child 和value 共享相同的内存位置，并且您只能从上次写入的位置读取；当你在终端节点时使用value，否则使用child。

【讨论】：

使用联合有什么开销吗？上面的联合会占用与原始指针相同的空间吗？

@KaareZ: unions 在任何体面的实现上几乎都是免费的——它们只是用来告诉编译器您将要访问具有多种类型的内存，因此适用最严格的对齐要求;联合体的大小“足以存储其最大的数据成员”（实际上，它通常与其最大的成员一样大）。

好的，先生，这是一个非常好的解决方案。谢谢。

【参考方案2】：

好吧，您可以将 int 存储为带有强制类型转换的指针：

uint32_t i = 123;
Octree* ptr = reinterpret_cast<Octree*>(i);
uint32_t ii = reinterpret_cast<uint32_t>(ptr);
std::cout << ii << std::endl; //Prints 123

但是如果你这样做，我看不出你是如何检测到给定的八叉树*实际存储数据而不是指向另一个八叉树的指针

【讨论】：

我会为此设置一个布尔标志。

如上所述，虽然这将适用于 x86 和其他常见架构，但从技术上讲它是不可移植的（允许指针具有陷阱表示）。