Was sind Trap-Darstellungen in C und wie können wir sicher auf die Integer-Darstellung eines Floats zugreifen?

Eintauchen in Trap-Darstellungen in C: Undefiniertes Verhalten verstehen

In der C-Programmierung bezieht sich eine „Trap-Darstellung“ auf ein Bitmuster, das fällt innerhalb des von einem bestimmten Datentyp belegten Speicherplatzes, löst jedoch undefiniertes Verhalten aus, wenn es als Wert dieses Typs verwendet wird. Obwohl der Begriff in C89 nicht explizit definiert wurde, wurde er in C99 eingeführt und dient als Sammelbegriff für solche Bitmuster.

Die Existenz von Trap-Darstellungen ist nicht für alle Datentypen garantiert. Tatsächlich gibt der Standard ausdrücklich an, dass unsigned char der einzige Typ ist, der garantiert keine Trap-Darstellungen hat. Es liefert jedoch zwei hypothetische Beispiele für Fallendarstellungen, die in modernen Computerpraktiken weitgehend irrelevant sind. Ein praktischeres Beispiel für eine Trap-Darstellung ist insbesondere ein signalisierendes NaN (Not-a-Number) in einem Gleitkommatyp.

Zu Ihrem Codeausschnitt, bei dem eine Float-Variable in einen Int-Zeiger konvertiert wird:

float f=3.5;
int *pi = (int*)&f;

Angenommen, sizeof(int) und sizeof(float) sind gleich, ist es wichtig zu beachten, dass dieser Code aufgrund von undefiniertes Verhalten aufweist Zeiger-Aliasing-Regeln. Es hat nichts mit Trap-Darstellungen zu tun.

Um die Ganzzahldarstellung eines Float-Werts korrekt zu extrahieren, können Sie den folgenden Code verwenden:

int extract_int(float f)
{
    union { int i; float f; } u;
    u.f = f;
    return u.i;
}

Dieser Code verwendet eine Union, um den Float-Wert zu interpretieren als Ganzzahl, was in C99 zu nicht spezifiziertem Verhalten führt. Obwohl der genaue zurückgegebene Ganzzahlwert nicht definiert ist, garantiert er eine gültige Ganzzahl und vermeidet Trap-Darstellungen.

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