Apakah Kaedah yang Selamat dan Cekap untuk Jenis Punning dalam C Moden?

Type Punning dalam Modern C

Pengenalan

Keupayaan untuk mentafsir sedikit corak satu jenis sebagai jenis yang berbeza boleh menjadi alat yang berharga dalam situasi C tertentu, terutamanya untuk pengoptimuman titik terapung dan manipulasi ingatan. Walau bagaimanapun, terdapat banyak perangkap dan tingkah laku yang tidak ditentukan untuk dipertimbangkan semasa melakukan tebukan jenis. Artikel ini meneroka pelbagai mekanisme yang tersedia dalam C untuk jenis punning, membincangkan keselamatan dan prestasinya serta mencadangkan pendekatan yang paling sesuai.

Mekanisme Punning Jenis

Pelbagai kaedah wujud untuk jenis punning dalam C , termasuk:

• reinterpret_cast dan cast gaya-C: Ini tidak sah dalam konteks ini disebabkan oleh peraturan alias yang ketat.
• static_cast and void*: Ini juga tidak sah dalam C tetapi mungkin berfungsi dalam amalan.
• std::bit_cast: Diperkenalkan dalam C 20, std::bit_cast ialah cara yang selamat dan eksplisit untuk melaksanakan bitwise casting.
• memcpy: memcpy sesuai untuk jenis punning tetapi melibatkan penunjuk void* yang tidak selamat dan memintas penyemakan jenis.
• union: Kesatuan hanyalah sah untuk jenis punning dalam C, bukan C .
• peletakan baru dan std::launder: Kaedah ini boleh berfungsi tetapi tidak dibenarkan secara rasmi dan harus digunakan dengan berhati-hati.
• std::byte: Diperkenalkan dalam C 20, std::byte boleh digunakan untuk menaip punning melalui tafsiran semula pemutus.

Amalan Selamat dan Tidak Selamat

Daripada kaedah yang disenaraikan di atas, hanya std::bit_cast dan memcpy dianggap selamat untuk jenis punning. Hantaran gaya C, tafsir semula hantaran dan hantaran statik secara amnya tidak selamat disebabkan peraturan pengalian yang ketat. Pendekatan kesatuan juga tidak selamat dalam C .

Pertimbangan Prestasi

std::memcpy selalunya dioptimumkan oleh penyusun, menjadikannya pendekatan paling berprestasi apabila pengoptimuman didayakan. std::bit_cast, walaupun lebih selamat, mungkin tidak dioptimumkan pada tahap yang sama.

Pendekatan Kanonik

Komuniti C biasanya mengesyorkan menggunakan std::bit_cast untuk jenis punning, terutamanya dalam C 20 dan nanti. Ia menyediakan kedua-dua keselamatan dan niat yang jelas. memcpy masih boleh menjadi pilihan yang berdaya maju untuk aplikasi kritikal prestasi yang mana potensi kelemahannya difahami.

Menulis Semula Fungsi Punca Kuasa Dua Songsang Pantas

Untuk menulis semula fungsi punca kuasa dua songsang pantas dengan selamat dan berprestasi, pendekatan berikut boleh digunakan:

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

Kaedah ini menggunakan std::bit_cast untuk mentafsir semula corak bit integer dengan selamat sebagai apungan, mengelakkan tingkah laku yang tidak ditentukan.

Kesimpulan

Tipe punning dalam C memerlukan pertimbangan yang teliti terhadap keselamatan dan prestasi. std::bit_cast ialah pendekatan yang disyorkan untuk C moden, manakala memcpy masih boleh digunakan untuk sebab prestasi apabila langkah berjaga-jaga yang sesuai diambil. Dengan memahami pelbagai mekanisme yang tersedia dan hadnya, pembangun boleh menggunakan punning jenis secara berkesan dalam kod mereka.

Atas ialah kandungan terperinci Apakah Kaedah yang Selamat dan Cekap untuk Jenis Punning dalam C Moden?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!