在不破坏严格别名的情况下有效地生成字节缓冲区

Posted 2023-02-21

【中文标题】在不破坏严格别名的情况下有效地生成字节缓冲区

【英文标题】：Efficiently generating byte buffer without breaking strict aliasing

【发布时间】：2018-04-08 04:08:04

【问题描述】：

这是一个如此简单的模式，必须有一种“好”的方式来整理它。

我有一个函数需要生成一个包含算术数据的动态大小的字节数组。

// Given that I have a function that kinda looks like this:
void dispatch(std::vector<char> data); //Will take possesion of data.

// The behavior I want, but this breaks strict aliasing
void bad_foo(int c) 
  std::vector<char> real_data(c * sizeof(float));
  float* raw_data = reinterpret_cast<float*>(real_data.data());

  //Fill raw_data with usefull stuff...

  dispatch(std::move(real_data));


void correct_but_slow_foo(int c) 
  std::vector<float> raw_data(c);

  //Fill raw_data with usefull stuff...

  std::vector<char> real_data(c * sizeof(float));
  std::memcpy(real_data.data(), raw_data.data(), c * sizeof(float));

  dispatch(std::move(real_data));

不幸的是，似乎即使 clang 的堆省略也无法理清这里需要做什么：see on godbolt

在最糟糕的情况下，我可以将dispatch() 设为模板，但这会变得非常混乱，我很想知道是否有办法摆脱我忽略的混乱。

谢谢！

编辑： 一个想法突然闪过我的脑海（当然是在发布问题之后...）：我可以将real_data 视为一个分配池，并就地新的算术数据最重要的是：

void fixed_foo(int c) 
  std::vector<char> real_data(c * sizeof(float));
  float* raw_data = new (real_data.data()) float[c];

  //Fill raw_data with usefull stuff...

  dispatch(std::move(real_data));

这看起来很时髦，但我“认为”它可能是合法的。也许？

【问题讨论】：

dispatch 将如何处理 data？如果它以float 或char 访问它，我认为没有问题。

@geza 不管 dispatch 对数据做什么，bad_foo() 做什么本身就是一种违规。

我不确定情况是否如此。您只能以float 访问该内存。它真的违反了严格的别名规则吗？ （我不是说没有，我只是持怀疑态度）

@geza 规则很清楚，char 异常允许您将标准布局对象强制转换为char，但不能反过来，除非它是该类型的对象第一名。

@geza 我刚刚意识到我从来没有真正回答过你的问题，对不起。 dispatch() 最终会导致数据被 DMAd 到 GPU，使用类似 glBufferSubData() 的东西。

【参考方案1】：

绕过别名规则的最安全方法是使用memcpy()，但您不需要在数据的第二个副本上这样做。我建议您在本地 float 变量上完成所有 float 工作，然后将 memcpy()ing 到您的 real_data 缓冲区中的适当位置一次。根据我的经验，大多数编译器都会有效地优化它。

void better_foo(int c) 
  std::vector<char> real_data(c * sizeof(float));

  //Fill raw_data with usefull stuff...
  for (int i = 0; i < c; ++i) 
    float x = my_complicated_calculation(i);
    memcpy(&real_data[i * sizeof(float)], &x, sizeof(x));
  

  dispatch(std::move(real_data));

【讨论】：

很高兴您提出了这个选项，尽管如果您使用一些需要 float* 并适用于整个数据集的数字库，它可能无济于事。

谢谢你，在许多情况下这确实是一个非常有用的解决方法，但正如@BenVoigt 所提到的，这并不是我理想中需要的“完全”。