最新の C における型パニングの安全かつ効率的な方法は何ですか?

モダン C での型パニング

はじめに

ある型のビット パターンを別の型として解釈する機能は、C で貴重なツールとなる可能性があります。特定の C の状況、特に浮動小数点の最適化とメモリ操作の場合。ただし、型のパニングを実行するときに考慮すべき落とし穴や未定義の動作が多数あります。この記事では、C で型パニングに使用できるさまざまなメカニズムを調査し、その安全性とパフォーマンスについて説明し、最適なアプローチを提案します。

型パニングのメカニズム

C の型パニングにはさまざまな方法が存在します。以下を含む:

• reinterpret_cast と C スタイルCasts: これらは、厳密なエイリアス規則のため、このコンテキストでは無効です。
• static_cast および void*: これも C では無効ですが、実際には機能する可能性があります。
• std::bit_cast: C 20 で導入された、std::bit_cast はビットごとのキャストを実行するための安全かつ明示的な方法。
• memcpy: memcpy は型のパニングに適していますが、安全でない void* ポインターが含まれ、型チェックをバイパスします。
• union : 共用体は C ではなく、C の型のパニングにのみ有効です。 .
• placement new および std::launder: このメソッドは機能しますが、公式に認可されていないため、注意して使用する必要があります。
• std::byte : C 20 で導入され、再解釈による型のパンニングに std::byte を使用できます。

安全なプラクティスと安全でないプラクティス

上記のメソッドのうち、型パニングに対して安全であると考えられるのは std::bit_cast と memcpy だけです。 C スタイルのキャスト、再解釈キャスト、および静的キャストは、厳密なエイリアス規則のため、一般に安全ではありません。 C では、Union アプローチも安全ではありません。

パフォーマンスに関する考慮事項

std::memcpy はコンパイラによって最適化されることが多く、最適化が有効な場合は最もパフォーマンスの高いアプローチになります。 std::bit_cast は安全ではありますが、同じ程度に最適化されていない可能性があります。

標準的なアプローチ

C コミュニティでは、一般的に、特に C 20 および C では、型のパニングに std::bit_cast を使用することを推奨しています。後で。これにより、安全性と明示的な意図の両方が提供されます。 memcpy は、潜在的な欠点が理解されているパフォーマンスが重要なアプリケーションにとっては依然として実行可能なオプションです。

高速逆平方根関数を書き直す

高速逆平方根関数を安全かつパフォーマンスよく書き直すには、次のようにします。次のアプローチを使用できます:

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

このメソッドは std::bit_cast を使用して安全に実行します。整数ビット パターンを浮動小数点として再解釈し、未定義の動作を回避します。

結論

C での型の語呂合わせは、安全性とパフォーマンスについて慎重に考慮する必要があります。 std::bit_cast は最新の C に推奨されるアプローチですが、適切な予防策が講じられていれば、パフォーマンス上の理由から memcpy も引き続き使用できます。利用可能なさまざまなメカニズムとその制限を理解することで、開発者はコード内で型の語呂合わせを効果的に利用できます。

以上が最新の C における型パニングの安全かつ効率的な方法は何ですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。