c++ - 对 C++ 中的类型双关有何看法？

Question

这个问题在这里已经有了答案:

What's a proper way of type-punning a float to an int and vice-versa? (8 个回答)

关闭 去年。

我很好奇 C++ 中类型双关语指针/数组的约定。这是我目前的用例:

Compute a simple 32-bit checksum over a binary blob of data by treating it as an array of 32-bit integers (we know its total length is a multiple of 4), and then summing up all values and ignoring overflow.

我希望这样的函数看起来像这样:

uint32_t compute_checksum(const char *data, size_t size)
{
    const uint32_t *udata = /* ??? */;
    uint32_t checksum = 0;
    for (size_t i = 0; i != size / 4; ++i)
        checksum += udata[i];
    return udata;
 }

现在我的问题是，您认为将 data 转换为 udata 的“最佳”方式是什么？

C 风格的类型转换？

udata = (const uint32_t *)data

假定所有指针都是可转换的 C++ 转换？

udata = reinterpret_cast<const uint32_t *>(data)

C++ 使用中间 void* 在任意指针类型之间进行转换？

udata = static_cast<const uint32_t *>(static_cast<const void *>(data))

通过 union 类型转换？

union {
    const uint32_t *udata;
    const char *cdata;
};
cdata = data;
// now use udata

我完全意识到这不是一个 100% 可移植的解决方案，但我只希望在我知道它可以工作的一小部分平台上使用它(即未对齐的内存访问和编译器对指针别名的假设)。你会推荐什么？

Answer 1

就 C++ 标准而言，litb的答案是完全正确的，也是最便携的。将 const char *data 转换为 const uint3_t *，无论是通过 C 风格转换、static_cast 还是 reinterpret_cast，打破了严格的别名规则(见 Understanding Strict Aliasing)。如果您在完全优化的情况下进行编译，那么代码很可能不会做正确的事情。

通过 union 进行强制转换(例如 litb 的 my_reint)可能是最好的解决方案，尽管它在技术上确实违反了这样的规则，即如果您通过一个成员写入 union 并通过另一个成员读取它，它导致未定义的行为。然而，几乎所有的编译器都支持这一点，它会产生预期的结果。如果您绝对希望 100% 符合标准，请使用位移方法。否则，我建议通过 union 进行强制转换，这可能会给您带来更好的性能。