c++ - 在 C++14、C++17、C++20 和不同的编译器中， float 和整数之间的按位转换是否有处理未定义行为的最佳方法？

Question

在处理未定义行为、自动矢量化(对于数组结构)和可移植性(clang、gcc、msvc、icc)方面，以下测试中哪种方式最受青睐？

有没有其他方法可以做同样的操作？

#include <iostream>
#include <cstring>

union trick1
{
  float fvar;
  int ivar;
};

struct trick2
{
  float fvar;
  int ivar()
  {
      int result;
      std::memcpy(&result,&fvar,sizeof(float));
      return result;
  }
};

struct trick3
{
    float fvar;
    int ivar()
    {
        int result=0;
        asm ("mov %0,%0"
         : "=r" (result)
         : "0" (fvar));
        return result;
    }
     
};

struct trick4
{
    float fvar;
    int ivar()
    {
        int result;
        result = *reinterpret_cast<int*>(&fvar);
        return result;
    }
};

int main()
{
    trick1 test1;
    test1.fvar = 3.14f;
    // 1078523331
    std::cout<<test1.ivar<<std::endl;

    trick2 test2;
    test2.fvar = 3.14f;
    // 1078523331
    std::cout<<test2.ivar()<<std::endl;
    
    trick3 test3;
    test3.fvar = 3.14f;
    // 1078523331
    std::cout<<test3.ivar()<<std::endl;  
    
    trick4 test4;
    test4.fvar = 3.14f;
    // 1078523331
    std::cout<<test4.ivar()<<std::endl;  
    return 0;
}

例如，memcpy 可以按位将 float 组转换为整数数组吗？

Answer 1

• 技巧 1( union ):ISO C++ 中的未定义行为，与 ISO C99 不同。
  您提到的 C++ 编译器支持将其作为 C++ 中的扩展。

• trick2 (std::memcpy) 是您在 C++20 之前的最佳选择:定义良好，前提是 sizeof(int) == sizeof(float)，但不像std::bit_cast那么简单。主流编译器可以有效地处理它，实际上不会做任何额外的复制(有效地优化它)，只要复制大小是单一原始类型并写入目标对象的所有字节即可。

• trick3 (inline asm):非标准；不可移植(既不是 CPU arch 也不是编译器)。严重阻碍优化，包括自动矢量化。

• trick4(取消引用 reinterpret_cast 指针):ISO C++ 中的未定义行为，以及许多实际编译器(特别是 GCC 和 Clang)的实践，除非您使用 gcc 编译 - fno-严格别名。

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如果适用，我推荐 C++20 std::bit_cast。它和 memcpy 一样高效，而且语法更清晰:

return std::bit_cast<int>(fvar);