如何在 C 中安全地对浮点值执行类型双关？

类型双关：位操作的难题

类型双关涉及通过重新解释其位模式来表示不同的数据类型来操作数据。这种技术虽然很有趣，但可能会导致陷阱，特别是在对浮点值执行按位运算时。一个突出的例子是反平方根算法，这是一种计算反平方根的快速方法，为游戏领域增光添彩。

解码警告：

编译器经常当发生类型双关时发出警告以遵守严格别名规则。这些规则可防止指向不同数据类型的指针引用同一内存位置，从而确保数据完整性。在 float 到 int 类型双关的情况下，当代码尝试取消引用 int 指针以修改 float 值时，编译器会感觉到违反了这些规则。

转换难题：static_cast 与reinterpret_cast

在不同的转换选项之间进行选择时会出现困境：static_cast、reinterpret_cast 和动态_cast。 Static_cast 以编译时安全的方式执行类型转换，验证转换对于所涉及的特定类型是否有效。但是，它无法绕过别名规则。另一方面，Reinterpret_cast 绕过了这些规则，允许位转换，但不进行任何类型检查。

逃脱陷阱：输入 memcpy

用于类型双关涉及位操作的场景，解决方案在于利用 memcpy。此函数通过在对象之间复制原始字节而不违反别名规则，提供了一种安全的替代方案。在反平方根算法的情况下，使用 memcpy 将浮点值复制到 int32_t 中，从而允许后续的位操作继续进行，而不会触发编译器的警告。

修订的代码片段：

这是修改后的代码片段memcpy:

float xhalf = 0.5f*x;
uint32_t i;
assert(sizeof(x) == sizeof(i));
std::memcpy(&i, &x, sizeof(i));
i = 0x5f375a86 - (i >> 1);
std::memcpy(&x, &i, sizeof(i));
x = x*(1.5f - xhalf*x*x);
return x;

结论：

通过使用 memcpy，您可以安全地对浮点值执行类型双关操作，而不会影响数据完整性。这种技术允许您利用位操作的强大功能，同时遵守严格别名规则，确保您的代码既高效又符合编译器警告。

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