如何用memcpy将字节流安全转为uint32_t对象以避免未定义行为？

我有一个文件，里面以字节形式存储了uint32_t数组的内存表示。读取该文件后，希望在不触发**未定义行为（UB）**的前提下重构原数组，代码框架如下：

uint32_t arr[4] = {0,1,2,3};
write_to_file("arr.txt", arr, 4); // 将数组写入文件

std::byte* buf = read_array("arr.txt"); // 读回数据，buf是16字节的缓冲区

uint32_t new_arr[4]; // 最终要和原arr内容一致

for(int ii = 0; ii < 4; ++ii)
    new_arr[ii] = bytes_to_uint32(buf+(4*ii)); // 需要实现bytes_to_uint32(std::byte*)

明确存在未定义行为的实现：严格别名违规 #

直接将std::byte*强制转换为uint32_t*并解引用，违反了C++的严格别名规则，属于未定义行为：

uint32_t bytes_to_uint(std::byte* ptr){
    return *((uint32_t*)ptr); // 严格别名违规
}

逐字节拷贝实现：曾被误判为UB，实际合法 #

我之前误以为下面的实现存在未定义行为，但实际上它完全符合标准：

uint32_t bytes_to_uint(std::byte* ptr){
    uint32_t ret;
    std::byte* bytes = (std::byte*) &ret; 

    for(int ii = 0; ii < 4; ++ii)
        *bytes++ = *ptr++; 
}

C++标准允许通过std::byte（或char/unsigned char）指针读写任意对象的字节内容，修改字节表示不会终止原对象的生命周期，只要最终字节序列是该类型的合法表示，后续访问原对象就是合法的。

关于memcpy实现的疑问与解答 #

很多开发者认为下面的实现合法，但我曾对memcpy的行为存在困惑：

uint32_t bytes_to_uint(std::byte* ptr){
    uint32_t ret;
    memcpy(&ret, ptr, 4); // 是否会终止ret的生命周期，用隐式创建的std::byte对象覆盖？
    return ret;
}

结论：该memcpy实现完全合法，无UB #

memcpy的调用并不会终止uint32_t ret的生命周期，原因如下：

• 隐式对象创建的适用范围：C++20的隐式对象创建仅针对未初始化的存储空间，而ret是已经初始化的uint32_t对象，其存储空间已被该对象占据，不会被隐式创建的std::byte对象覆盖。
• memcpy的本质是字节复制：memcpy只是将ptr指向的4个字节原封不动复制到&ret地址，属于修改uint32_t对象的字节内容，而非创建新对象替换原对象。
• 标准明确支持：C++标准允许用memcpy在平凡类型（uint32_t属于此类）对象间复制字节内容，只要复制后的字节序列是该类型的合法表示，访问目标对象就是合法的。

调用memcpy后，ret仍然是有效的uint32_t对象，其字节内容被替换为文件读取的对应值，返回该对象完全合规。

此外，还可以直接用memcpy批量复制整个数组，无需循环调用单个转换函数，同样安全：

memcpy(new_arr, buf, sizeof(new_arr));

内容的提问来源于stack exchange，提问作者arc31