我应该使用哪个 *_cast 将任意整数类型指针转换为 char 指针？

Posted 2023-02-21

【中文标题】我应该使用哪个 *_cast 将任意整数类型指针转换为 char 指针？

【英文标题】：Which *_cast should I use to cast an arbitrary integer-type pointer to a char pointer?

【发布时间】：2014-03-11 02:49:05

【问题描述】：

我需要用 /dev/urandom 中的数据填充一个整数类型变量（任意大小）。考虑到这一点，我有以下代码：

std::fstream fstr("/dev/urandom", std::fstream::in | std::fstream::binary);
fstr.read(reinterpret_cast<char*>(&randomseed), sizeof(randomseed));
fstr.close();

（randomseed 是我需要用随机数据填充的变量）。

这会做正确的事（即无论库实现如何，它都是安全的），还是我应该使用其他一些 *_cast？

【问题讨论】：

你选对了演员，这是reinterpret_cast，但不要忘记错误处理，阅读后检查流对象的错误标志。

@pasztorpisti 当然，为了简洁起见，我只是不想在代码 sn-p 中包含它。谢谢！

@Veeno 不错，不客气。

【参考方案1】：

这不安全。只有char 类型保证没有陷阱表示。

“正确”的解决方案是将 /dev/urandom 包装在 C++ <random> 引擎中，并使用 std::uniform_int_distribution。

【讨论】：

我究竟如何将/dev/random 包装在<random> 引擎中？我的意思是，我知道我在这里做的是“hacky”，但<random> 引擎实现本身在某些时候是否必须有类似的“hack”？更安全的解决方案是不使用istream::read 而是使用istream::get 来一次从/dev/random 中获取一个字节？

@Veeno：现有引擎不受大多数​​ UB 规则的约束，因为它们被视为实现的一部分，并且可能依赖于实现的其他部分。也就是说，您当然可以一次读取 4 个字节并将它们放入 unsigned long - 只需将第二个字节移动 8 位，将第三个字节移动 16 位，将第四个字节移动 24 位。由于操作是数字的并且在类型的范围内，因此您没有陷阱问题。当然，这可能会使一些位为零，但这对于随机引擎来说不是问题。分布会使用随机引擎的最小值/最大值来处理这个问题。

嗯...为什么我一次可以从/dev/urandom 中读取四个字节，但不能读取一个？ :( 读取一个char 不意味着只读取一个字节吗？我可以读取四个字节sizeof(randomseed) 次，将每个四个字节按位异或到一个字节，相应地移位并用随机数据填充变量randomseed ，但这似乎非常浪费——我宁愿只从/dev/urandom 中读取我需要的数据。

呃，恐怕你真的没听懂。你可以读一个，只是不是很随机（只有 256 种可能性）。此外，您似乎非常坚持sizeof(randomseed)，但这是一个毫无意义的数字。不会告诉您允许的值范围。为此，您有std::numeric_limits，然后您可以使用它来选择合适的std::uniform_int_distribution。

好吧，我被“困”在sizeof(randomseed) 上，因为这告诉我需要从/dev/urandom 中读出多少字节才能用随机数据填充整个randomseed... 是的，一个字节只有 256 种可能性，我知道，但是如果我读取四个字节，那仍然是 256^4 = 2^32 种可能性，无论我是一次读取一个还是一次读取全部四个。