如何从char const*创建可平凡构造结构体且不调用默认构造函数？

给定一个对齐要求大于1的可平凡构造结构体，需要从缓冲区的二进制数据直接创建该结构体实例，同时满足两个要求：

1. 不调用结构体的默认构造函数（避免默认初始化成员，比如示例中的type枚举）；
2. 不能直接通过reinterpret_cast复制（因为缓冲区地址可能不满足结构体的对齐要求，直接解引用会触发未定义行为）。

示例代码：

enum class FoodType {
    Fruit, Veggie, Meat
};

struct Banana {
    int64_t hp;
    int64_t deliciousness;
    FoodType type;
};

需要实现如下函数：

Banana Read(char const* buffer) {
    return WHAT_DO_I_DO(buffer);
}

可行方案 #

方案一：利用栈对齐变量 + std::memcpy #

栈上的局部变量会自动满足结构体的对齐要求，我们可以先声明一个结构体对象（对于平凡类型，默认构造不会执行任何初始化操作，成员值为不确定状态），再用std::memcpy将缓冲区的字节数据直接覆盖到该对象上，最后返回。

#include <cstring> // 引入std::memcpy

Banana Read(char const* buffer) {
    Banana result;
    std::memcpy(&result, buffer, sizeof(Banana));
    return result;
}

说明：

• 平凡类型的默认构造是“无操作”的，不会对成员进行任何初始化，完全避免了默认初始化type的问题；
• std::memcpy是标准允许的操作：对于可平凡复制的类型，字节复制的结果等价于对象复制，不会触发未定义行为；
• 栈变量自动对齐，规避了缓冲区地址不对齐的问题。

方案二：手动分配对齐内存（适用于严格避免栈变量默认构造的场景） #

如果需要完全跳过栈变量的默认构造步骤，可以手动分配满足对齐要求的堆内存，复制数据后再取出对象：

#include <cstdlib> // 引入aligned_alloc、std::free
#include <cstring> // 引入std::memcpy

Banana Read(char const* buffer) {
    // 分配满足Banana对齐要求的内存
    void* aligned_mem = aligned_alloc(alignof(Banana), sizeof(Banana));
    if (!aligned_mem) {
        std::abort(); // 处理内存分配失败的情况
    }

    // 复制缓冲区数据到对齐内存
    std::memcpy(aligned_mem, buffer, sizeof(Banana));

    // 将对齐内存中的对象复制到返回值
    Banana result = *static_cast<Banana*>(aligned_mem);

    // 释放堆内存
    std::free(aligned_mem);

    return result;
}

方案三：C++20及以上使用std::bit_cast（间接方式） #

std::bit_cast要求源和目标类型大小相同且均可平凡复制，我们可以先将缓冲区数据复制到一个同大小的std::array中，再通过bit_cast转换为目标结构体：

#include <cstring>
#include <array>
#include <bit> // C++20引入

Banana Read(char const* buffer) {
    std::array<char, sizeof(Banana)> buf;
    std::memcpy(buf.data(), buffer, sizeof(Banana));
    return std::bit_cast<Banana>(buf);
}

注意：这种方式本质上和方案一类似，只是借助std::bit_cast完成类型转换，同样需要确保结构体是可平凡复制的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者weineng