如何在 C++ 中获得没有 UB 的浮点位表示？

Posted 2023-02-25

【中文标题】如何在 C++ 中获得没有 UB 的浮点位表示？

【英文标题】：How to get float bit representation without UB in C++?

【发布时间】：2020-02-10 12:31:33

【问题描述】：

据我所知，所有这样做的“传统”方式，即指针的reinterpret_cast 和带有int 和float 字段的union 都是UB，因为它违反了严格的别名（in C++, not in C） . 那么，如何在没有未定义行为的情况下正确地做到这一点？

我可以对char * 执行reinterpret_cast 并将其存储到uint32_t 吗？或者std::launder 会有所帮助吗？

【问题讨论】：

如果您只想“获取”位表示，您可以简单地将指向float 的指针转换为const unsigned char * 并使用生成的指针来检查对象的字节。但是你为什么提到“memcpy that to float”？复制到float 没有得到位表示；它正在改变位。你真正想做什么？

在 cppcon 2019 上有一个关于这个问题的 1h talk。您可能对此感兴趣。

@EricPostpischil 是的，对不起，我的意思是'memcpy to uint32_t`，我会编辑问题。

memcpy that to uint32_t - 你为什么要这样做来打印位？您可以从char 打印它们。

@KamilCuk 好吧，我想让它们作为一个连续的东西，以获得有效和指数；从 char 数组中获取它们会有点乏味。

【参考方案1】：

正如Jason Turner 所指出的，标准的做法是使用memcpy：

float f = 1.0;
std::byte c[sizeof(f)];
memcpy(c, &f, sizeof(f));

您可能认为您不想复制任何内容，只想查看位/字节。好吧，编译器很聪明，他们实际上会优化它，正如 Jason 所证明的那样，所以不要担心，使用 memcpy 处理这种事情，永远不要使用 reinterpret_cast。

【讨论】：

C++20 std::bit_cast() 值得一提。

没错！这将是执行此操作的标准方式。

我不怕复制，我怕未定义的行为 :) 谢谢！那么std::launder呢？

@Amomum std::laundrs 返回类型与其参数类型相同。所以从float 到unsigned 的转换是不可能的。

@Timo std::launder(reinterpret_cast<uint32_t *>(f)) 怎么样？