c++ - 如何在不导致 UB 的情况下将字节序列重新解释为 POD 结构？

Question

假设我们得到一些数据作为字节序列，并想将该序列重新解释为一个结构(有一些保证数据确实是正确的格式)。例如:

#include <fstream>
#include <vector>
#include <cstdint>
#include <cstdlib>
#include <iostream>

struct Data
{
    std::int32_t someDword[629835];
    std::uint16_t someWord[9845];
    std::int8_t someSignedByte;
};

Data* magic_reinterpret(void* raw)
{
    return reinterpret_cast<Data*>(raw); // BAD! Breaks strict aliasing rules!
}

std::vector<char> getDataBytes()
{
    std::ifstream file("file.bin",std::ios_base::binary);
    if(!file) std::abort();
    std::vector<char> rawData(sizeof(Data));
    file.read(rawData.data(),sizeof(Data));
    if(!file) std::abort();
    return rawData;
}

int main()
{
    auto rawData=getDataBytes();
    Data* data=magic_reinterpret(rawData.data());
    std::cout << "someWord[346]=" << data->someWord[346] << "\n";
    data->someDword[390875]=23235;
    std::cout << "someDword=" << data->someDword << "\n";
}

现在这里的magic_reinterpret实际上是不好的，因为它违反了严格的别名规则，因此导致了UB。

它应该如何实现才不会导致 UB 并且不会像使用 memcpy 那样执行任何数据拷贝？

---

编辑:上面的getDataBytes() 函数实际上被认为是一些不可更改的函数。一个真实的例子是 ptrace(2) ，在 Linux 上，当 request==PTRACE_GETREGSET 和 addr==NT_PRSTATUS 时，写入(在 x86-64 上)两种不同大小的可能结构之一，具体取决于跟踪位数, 并返回大小。这里的 ptrace 调用代码在实际执行调用之前无法预测它将获得什么类型的结构。然后它如何安全地将它获得的结果重新解释为正确的指针类型？

Answer 1

不是将文件作为字节流读取，而是作为Data 结构流读取。

简单地做例如

Data data;
file.read(reinterpret_cast<char*>(&data), sizeof(data));