C++严格的混叠不可知强制转换

C++ strict-aliasing agnostic cast

本文关键字：不可知 转换 C++      更新时间：2023-10-16

我在Stack Overflow中读过很多关于严格混叠的QA，但它们都很常见，讨论总是涉及C++标准的深层细节，这些细节几乎总是很难正确理解。尤其是当标准不直接说东西，而是以一种模糊不清楚的方式描述某事时。所以，我的问题可能与这里的质量保证重复，但是，请回答一个特定的问题：

这是进行"nonalias_cast"的正确方法吗？：

template<class OUT, class IN>
inline auto nonalias_cast(IN *data) {
char *tmp = reinterpret_cast<char *>(data);
return reinterpret_cast<OUT>(tmp);
}
float f = 3.14;
unsigned *u = nonalias_cast<unsigned *>(&f);
*u = 0x3f800000;
// now f should be equal 1.0

我想答案是否定的。但有什么好的变通办法吗？当然，除了禁用严格混叠标志。联合也不是一个方便的选择，除非有一种方法可以在nonalias_cast函数体内安装联合破解。memcpy在这里也不是一个选项——数据更改应该同步。

一个不可能的梦想还是一个难以捉摸的现实？

UPD:

好吧，既然我们对"这可能吗？"这个问题的回答是否定的，我想再问你一个困扰我的问题：

您将如何解决此任务？我的意思是，有很多实际任务更不需要"玩点小游戏"的方法。例如，假设您必须编写这样的IEEE-754浮点转换器。我更关心问题的实际方面：如何找到一个变通方法来实现目标？以一种起码的"@#$的痛苦"的方式。

正如其他答案正确指出的那样：这是不可能的，因为您不允许通过unsigned指针访问float对象，并且没有可以删除该规则的强制转换。

那么你是如何解决这个问题的呢？不要通过unsigned指针访问对象！使用float*或char*来传递对象，因为它们是严格混叠下唯一允许的指针类型。然后，当您实际需要访问unsigned语义下的对象时，您可以执行从float*到本地unsigned的memcpy(完成后再返回memcpy)。您的编译器将足够聪明，可以为此生成高效的代码。

请注意，这意味着您的接口上到处都是float*，而不是unsigned*。这正是这项工作的原因：类型系统在任何时候都知道正确的数据类型。只有当你试图将float作为unsigned*通过类型系统时，事情才会开始崩溃，你希望首先会同意这是一个可疑的想法。

这是执行"nonalias_cast"的正确方法吗？

否。

但是有什么好的解决方法吗？

再次，没有

原因很简单，&f不是某个类型为unsigned int的对象的地址，指针上再多的强制转换也不会改变这一点。

否，您的nonalias_cast不工作，也无法工作。

类型别名规则不是(直接)关于转换指针的。事实上，您的转换都没有未定义的行为。这些规则是关于通过另一种类型的指针访问某个类型的对象。

无论如何转换指针，指向的对象仍然是float对象，通过unsigned指针访问它会违反类型别名规则。

一个不可能的梦想还是一个难以捉摸的现实？

在标准C++中，这是不可能的。

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