최신 C 기술은 어떻게 유형 처벌 안전성과 효율성을 향상시킬 수 있습니까?

C의 최신 유형 말장난

배경

특정 시나리오에서는 유리할 수 있습니다. 한 유형의 비트 패턴을 다른 유형으로 해석합니다. 부동 소수점을 정수로 재해석하는 것은 성능이 중요한 코드에서 자주 사용되는 일반적인 예입니다. 그러나 C의 유형 문장 부호화에 대한 전통적인 접근 방식에는 잠재적인 함정과 한계가 있습니다.

최신 접근 방식

현대 C는 안전하고 효율적인 유형 기호화를 위한 여러 메커니즘을 제공합니다.

1. std::bit_cast

C 20에 도입된 std::bit_cast는 객체의 기본 비트 표현을 재해석하는 유형이 안전한 방법을 제공합니다. 올바른 정렬을 보장하면서 비트 보존 변환을 보장합니다.

2. std::memcpy

형이 안전하지는 않지만 std::memcpy는 한 메모리 위치에서 다른 메모리 위치로 바이트를 효율적으로 복사할 수 있는 하위 수준 함수입니다. 소스 객체의 비트를 다른 유형의 대상 객체에 복사하여 유형을 판단하는 데 사용할 수 있습니다.

3. Placement New 및 std::launder

이 접근 방식은 C 17 배치 new 연산자를 사용하여 미리 할당된 메모리 위치에 다른 유형의 객체를 생성합니다. 그런 다음 std::launder가 적용되어 배치 새 결과를 호환 가능한 포인터 유형으로 "세탁"합니다.

올바른 접근 방식 선택

가장 적합한 유형 퍼닝 접근 방식은 다음에 따라 달라집니다. 특정 요구 사항:

• 유형 안전성: std::bit_cast는 비트 보존 변환을 보장하여 최고 수준의 유형 안전성을 제공합니다.
• 성능: std::memcpy는 낮은 수준 특성으로 인해 뛰어난 성능을 제공합니다. 대용량 데이터를 복사할 때 특히 유리합니다.
• 호환성: std::bit_cast는 가장 최근의 표준화된 접근 방식으로 컴파일러와 플랫폼 전반에 걸쳐 더 나은 이식성을 제공합니다.

빠른 역제곱근 다시 작성 기능

빠른 역제곱근 함수에 std::bit_cast를 적용하면 안전하고 효율적인 구현이 가능합니다.

float Q_rsqrt(float number) {
    union {
        float as_float;
        uint32_t as_uint;
    } u;

    u.as_float = number;
    u.as_uint = 0x5f3759df - (u.as_uint >> 1);
    return u.as_float;

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