厳密なエイリアス違反を回避しながら、float と int の間で型パニングを安全に実行するにはどうすればよいでしょうか?

型パニング: Float を Int に、およびその逆に安全に変換するためのガイド

プログラミングの世界では、型パニングは次のような手法です。これには、あるタイプのデータを別のタイプのデータのように扱うことが含まれます。これは型破りなアプローチのように思えるかもしれませんが、特定の状況では驚くほど役立つ場合があります。そのような例の 1 つは、逆平方根演算を迅速に実行する必要があることです。

コード例に実装されている InverseSquareRoot 関数は、型のパニングを活用して、驚くべき計算効率を達成します。ただし、厳密なエイリアス規則に関する GCC C コンパイラーからの警告がトリガーされます。ここで疑問が生じます: これらのガイドラインを遵守しながら、型パニングを安全に実行するにはどうすればよいでしょうか?

このコンテキストで static_cast、reinterpret_cast、またはdynamic_cast を使用することは、最適な解決策ではない可能性があります。最善の策は、memcpy を利用することです。

memcpy を使用して修正されたコードは次のとおりです。

float xhalf = 0.5f*x;
uint32_t i;
assert(sizeof(x) == sizeof(i));
std::memcpy(&i, &x, sizeof(i));
i = 0x5f375a86 - (i>>1);
std::memcpy(&x, &i, sizeof(i));
x = x*(1.5f - xhalf*x*x);
return x;

このコードでは、型のパニング操作を完全に放棄しています。代わりに、memcpy を利用して float から int32_t にバイトをコピーし、厳密なエイリアシングへの準拠を確保します。

厳密なエイリアシング ルールの重要性を理解し、型パニングの安全な手段として memcpy を採用することで、次のことが可能になります。 float を int に、またはその逆に効果的に変換し、コードの整合性を維持しながらこの手法の可能性を最大限に引き出します。

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