Bagaimana Anda Boleh Menaip Punning dengan Selamat dalam C Moden?

Pendekatan Moden, Betul untuk Menaip Punning dalam C

Pendekatan tradisional untuk menaip punning, seperti yang ditunjukkan oleh fungsi punca kuasa dua songsang pantas, melibatkan mentafsir semula corak bit daripada satu jenis seperti yang lain menggunakan tuangan peringkat rendah. Walau bagaimanapun, pendekatan ini penuh dengan perangkap seperti:

• Tingkah laku yang tidak ditentukan: Hasil yang tidak ditentukan boleh berlaku bergantung pada perkakasan dan pengkompil.
• Pengalian yang ketat pelanggaran: Menghantar antara jenis yang tidak serasi boleh menyebabkan ralat.
• Isu seumur hidup: Objek tebuk mungkin dimusnahkan lebih awal daripada yang dimaksudkan.
• Masalah endianness dan penjajaran: Andaian tentang susunan bait dan penjajaran data boleh gagal.

Mekanisme Moden untuk Jenis Punning

Dalam C moden, terdapat beberapa mekanisme yang lebih selamat dan boleh dipercayai untuk jenis punning:

1. std::bit_cast(x) (C 20)

std::bit_cast menyalin corak bit x ke dalam objek baharu jenis T. Ia adalah kaedah yang disyorkan untuk menaip jenis kerana ia memastikan:

• Pemeliharaan peringkat bit: Corak bit dipelihara betul-betul.
• Penjajaran dan endian yang betul: Objek yang terhasil mematuhi keperluan penjajaran dan endian T.
• Keselamatan masa jalan: Melemparkan pengecualian jika penukaran tidak mungkin.

2. std::memcpy(&y, &x, x.size())

Menggunakan std::memcpy untuk menyalin bait antara lokasi memori ialah satu lagi pilihan selamat. Ia sesuai apabila:

• Saiz sumber dan jenis destinasi sepadan.
• Susun atur memori tidak bergantung pada platform.
• Hayat sumber objek diuruskan.

3. Peletakan baharu dengan std::launder (C 17)

Teknik ini boleh digunakan untuk mencipta objek baharu jenis T menggunakan memori objek sedia ada x:

new (&x) T;
return *std::launder(reinterpret_cast<T*>(&x));

Ia adalah serupa dengan std::bit_cast tetapi membenarkan untuk mengubah suai kandungan memori sebelum menghantar.

4. std::byte dan reinterpret_cast

std::byte mewakili satu bait, yang boleh digunakan untuk mentafsir semula corak bit jenis lain:

return *reinterpret_cast<T*>(reinterpret_cast<std::byte*>(&x));

Kaedah ini serupa dengan yang asal reinterpret_cast, tetapi ia membenarkan kawalan eksplisit ke atas susunan dan penjajaran bait.

Menulis semula Dataran Songsang Pantas Fungsi Root

Menggunakan std::bit_cast, fungsi punca kuasa dua songsang pantas boleh ditulis semula seperti berikut:

float fast_inverse_square_root(float number)
{
    // Assuming sizeof(long) == sizeof(float) on target platform
    return std::bit_cast<float>(0x5f3759df - (
        std::bit_cast<long>(number) >> 1
    ));
}

Versi ini selamat, berprestasi dan mematuhi amalan terbaik C moden.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana Anda Boleh Menaip Punning dengan Selamat dalam C Moden?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!