最新の C で語呂合わせを安全に入力するにはどうすればよいですか?

C における型パニングへの最新の正しいアプローチ

高速逆平方根関数に代表される、型パニングへの従来のアプローチには、ビット パターンの再解釈が含まれていました。低レベルのキャストを使用して、ある型を別の型として変換します。ただし、このアプローチには次のような落とし穴があります。

• 未指定の動作: ハードウェアとコンパイラによっては未定義の結果が発生する可能性があります。
• 厳密なエイリアシング違反: 互換性のない型間でキャストすると、次のような問題が発生する可能性があります。エラー。
• ライフタイムの問題: パンされたオブジェクトは意図したより早く破棄される可能性があります。
• エンディアンネスとアライメントの問題: バイト順序とデータ アライメントに関する仮定

型の最新のメカニズムパンニング

最新の C には、型パンニングのためのより安全で信頼性の高いメカニズムがいくつかあります。

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

std::bit_cast は、x のビット パターンを型 T の新しいオブジェクトにコピーします。これは、次のことが保証されるため、型パニングに推奨される方法です。

• ビットレベルの保存: ビットパターンが保存されます
• 正しいアライメントとエンディアンネス: 結果のオブジェクトは T のアライメントとエンディアン要件を尊重します。
• ランタイムの安全性: 次の場合は例外をスローします。変換はできません。

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

メモリ位置間でバイトをコピーするために std::memcpy を使用することも、安全なオプションです。以下の場合に適しています。

• ソースと宛先のタイプのサイズが一致する。
• メモリ レイアウトがプラットフォームに依存しない。
• ソースの有効期間オブジェクトが管理されます。

3. std::launder による新規配置 (C 17)

この手法は、既存のオブジェクト x:

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

のメモリを使用してタイプ T の新しいオブジェクトを作成するために使用できます。 std::bit_cast に似ていますが、キャスト前にメモリ内容を変更できます。

4. std::byte と reinterpret_cast

std::byte は単一バイトを表し、他の型のビット パターンを再解釈するために使用できます。

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

このメソッドは元のメソッドと似ています。 reinterpret_cast ですが、バイト順序とアライメントを明示的に制御できます。

高速逆変換の書き換え平方根関数

std::bit_cast を使用すると、高速逆平方根関数は次のように書き換えることができます。

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
    ));
}

このバージョンは安全でパフォーマンスが高く、最新の C のベスト プラクティスに準拠しています。 .

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