可靠的 C 和 C++ 标准间类型转换

Question

有没有一种方式可以在C和C++中有效地进行类型转换？最好是开销较低且避免使用琐碎的预处理器技巧。

在C89中，我知道我可以这样做：

unsigned int float_bits(float num) {
    return *(unsigned int *)#
}

然而，这违反了C99的严格别名规则。因此，像这样的代码可能在各种C标准中更具可移植性：

unsigned int float_bits(float num) {
    union { float f; unsigned int i; } u;
    u.f = num;
    return u.i;
}

但我知道这不是有效的C ++，因为联合体中只能有一个成员“活动”。对于C和C ++，通常给出的解决方案是如下所示：

unsigned int float_bits(float num) {
    unsigned int i;
    memcpy(&i, &num, sizeof(int));
    return i;
}

然而，这取决于编译器能否优化调用memcpy。memcpy是唯一跨C和C++标准可移植的方法吗？

- Ryan

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这里应该使用memcpy。或者干脆不要进行类型转换，这很少有必要 :) - DeiDei

现在，如果您发布一个回答说 memcpy 是唯一的方法，我们可以将这个问题用作所有此类未来问题的规范重复。 - Richard Critten

@DeiDei 为什么使用 memcpy 比使用 (unsigned int *)&num 更可靠（或不可靠）？（如果 sizeof(float) != sizeof(int)，两者都会失败。） - Adrian Mole

关于C ++：即使sizeof（float）== sizeof（int），*（unsigned int *＆num）;也是UB。在这种情况下，memcpy是有效的，可以使用static_assert来检查大小是否匹配。 - Richard Critten

@curiousguy，“有效类型”仅适用于未分配的malloc空间，这不是本问题的情况。声明为T的变量的有效类型始终为T，无论是否进行memcpy。 - M.M

Answer 1

unsigned int float_bits(float num) {
  unsigned int i;
  memcpy(&i, &num, sizeof(int));
  return i;
}

memcpy 的调用没有任何副作用，除了改变 i 以具有与 num 相同的字节。

编译器可以在这里插入库中的 memcpy 函数。同时，它们也可以插入100万个NOOPs、一个乒乓球模拟AI训练会话，并尝试在证明空间中搜索Goldbach's猜想的证明。在某些时候，你必须假设你的编译器并不敌对。

每个好的编译器都知道 memcpy 的含义。

- Yakk - Adam Nevraumont

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在C语言中：这会改变有效类型吗？ - curiousguy

@curiousguy 不。 - Language Lawyer