Modern C에서 유형 Punning을 위한 안전하고 효율적인 방법은 무엇입니까?

Modern C의 Type Punning

소개

한 유형의 비트 패턴을 다른 유형으로 해석하는 능력은 특정 C 상황, 특히 부동 소수점 최적화 및 메모리 조작의 경우. 그러나 유형 Punning을 수행할 때 고려해야 할 수많은 함정과 정의되지 않은 동작이 있습니다. 이 기사에서는 C에서 유형 판단에 사용할 수 있는 다양한 메커니즘을 탐색하고 해당 메커니즘의 안전성과 성능에 대해 논의하며 가장 적합한 접근 방식을 제안합니다.

유형 판단 메커니즘

C에는 유형 판단에 대한 다양한 방법이 있습니다. 포함:

• reinterpret_cast 및 C 스타일 캐스트: 엄격한 앨리어싱 규칙으로 인해 이 컨텍스트에서는 유효하지 않습니다.
• static_cast 및 void*: 이는 C에서도 유효하지 않지만 실제로는 작동할 수 있습니다.
• std::bit_cast: C 20에 도입된 std::bit_cast는 비트 단위 수행을 위한 안전하고 명시적인 방법입니다. casting.
• memcpy: memcpy는 유형 말장난에 적합하지만 안전하지 않은 void* 포인터를 포함하고 유형 검사를 우회합니다.
• union: 공용체는 C가 아닌 C의 유형 말장난에 유효합니다.
• placement new 및 std::launder: 이 방법은 작동할 수 있지만 공식적으로 승인되지 않았으므로 주의해서 사용해야 합니다.
• std::byte: C 20에 도입된 std::byte는 재해석 캐스팅을 통해 유형 말장난에 사용할 수 있습니다.

안전한 방법과 안전하지 않은 방법

위에 나열된 방법 중 std::bit_cast 및 memcpy만이 유형 제거에 안전한 것으로 간주됩니다. C 스타일 캐스트, 재해석 캐스트 및 정적 캐스트는 일반적으로 엄격한 앨리어싱 규칙으로 인해 안전하지 않습니다. 통합 접근 방식은 C에서도 안전하지 않습니다.

성능 고려 사항

std::memcpy는 종종 컴파일러에 의해 최적화되므로 최적화가 활성화된 경우 가장 성능이 좋은 접근 방식이 됩니다. std::bit_cast는 더 안전하지만 동일한 수준으로 최적화되지 않을 수 있습니다.

정식 접근 방식

C 커뮤니티는 일반적으로 특히 C 20 및 C 20 및 나중에. 이는 안전성과 명시적인 의도를 모두 제공합니다. memcpy는 잠재적인 단점이 이해되는 성능이 중요한 애플리케이션에 여전히 실행 가능한 옵션이 될 수 있습니다.

빠른 역 제곱근 함수 다시 작성

빠른 역 제곱근 함수를 안전하고 효율적으로 다시 작성하려면, 다음 접근 방식을 사용할 수 있습니다.

float invsqrt(float number) {
  return std::bit_cast<float>(0x5f3759df - ((int &amp;)number >> 1));
}

이 방법은 std::bit_cast를 사용하여 정수 비트 패턴을 부동 소수점으로 안전하게 재해석하여 정의되지 않은 동작을 방지합니다.

결론

C에서의 유형 말장난은 안전성과 성능을 신중하게 고려해야 합니다. std::bit_cast는 최신 C에 권장되는 접근 방식이지만 적절한 예방 조치를 취하면 성능상의 이유로 memcpy를 계속 사용할 수 있습니다. 사용 가능한 다양한 메커니즘과 그 한계를 이해함으로써 개발자는 코드에서 유형 판단을 효과적으로 활용할 수 있습니다.

위 내용은 Modern C에서 유형 Punning을 위한 안전하고 효율적인 방법은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!