浮動小数点ビットと厳密なエイリアシング

Question

未定義のビヘイビアを呼び出さずにfloatからビットを抽出しようとしています。ここに私の最初の試みている：私はそれを理解したよう

unsigned foo(float x) 
{ 
    unsigned* u = (unsigned*)&x; 
    return *u; 
} 

、これは右、厳格なエイリアシング規則に動作することが保証されていませんか？文字ポインタを使って中間ステップを取るとうまくいくのでしょうか？

unsigned bar(float x) 
{ 
    char* c = (char*)&x; 
    unsigned* u = (unsigned*)c; 
    return *u; 
} 

自分で個々のバイトを抽出する必要がありますか？

unsigned baz(float x) 
{ 
    unsigned char* c = (unsigned char*)&x; 
    return c[0] | c[1] << 8 | c[2] << 16 | c[3] << 24; 
} 

もちろん、これはエンディアンに依存するという欠点がありますが、私はそれで生きることができます。

ユニオンハックは間違いなく未定義の動作です。

unsigned uni(float x) 
{ 
    union { float f; unsigned u; }; 
    f = x; 
    return u; 
} 

完全版のため、ここには参照バージョンfooがあります。また、未定義の動作、右ですか？

unsigned ref(float x) 
{ 
    return (unsigned&)x; 
} 

だから、それは（もちろん、両方が 32ビット幅であると仮定）フロートからビットを抽出することができますか？

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編集：そしてここには、Gozによって提案されたmemcpyバージョンがあります。多くのコンパイラは、まだstatic_assertをサポートしていないので、私はいくつかのテンプレートメタプログラミングでstatic_assertを交換した：本当にすべての問題を回避するための唯一の方法について

template <bool, typename T> 
struct requirement; 

template <typename T> 
struct requirement<true, T> 
{ 
    typedef T type; 
}; 

unsigned bits(float x) 
{ 
    requirement<sizeof(unsigned)==sizeof(float), unsigned>::type u; 
    memcpy(&u, &x, sizeof u); 
    return u; 
} 

Answer 1

memcpyをすることです。

unsigned int FloatToInt(float f) 
{ 
    static_assert(sizeof(float) == sizeof(unsigned int), "Sizes must match"); 
    unsigned int ret; 
    memcpy(&ret, &f, sizeof(float)); 
    return ret; 
} 

固定量をmemcpyingするので、コンパイラはそれを最適化します。

これは、ユニオンメソッドが非常に広くサポートされていると言いました。

Answer 2

あなたが本当にfloat型のサイズについてとらわれないことと、単なる生のビットを返し、このような何かをしたい場合：

float a = 12345.6789; 
char buffer[sizeof(float)]; 

float_to_bytes(buffer, a); 

：

void float_to_bytes(char *buffer, float f) { 
    union { 
     float x; 
     char b[sizeof(float)]; 
    }; 

    x = f; 
    memcpy(buffer, b, sizeof(float)); 
} 

そして、そのようにそれを呼び出しますもちろん、このテクニックはあなたのマシンのバイトオーダーに特有の出力を生成します。

Answer 3

ユニオンハックは間違いなく未定義の動作です。

はい、いいえ。標準によると、それは間違いなく未定義の動作です。しかし、GCCとMSVC、そして私が知る限り、他の一般的なコンパイラは、安全であり、期待どおりに動作することを明示的に保証しています。

Answer 4

それはどこでも

template<typename B, typename A> 
B noalias_cast(A a) { 
    union N { 
    A a; 
    B b; 
    N(A a):a(a) { } 
    }; 
    return N(a).b; 
} 

unsigned bar(float x) { 
    return noalias_cast<unsigned>(x); 
}