被接受的答案是错误的，因为它没有考虑对齐和填充问题。

Question

在最近的演讲“Type punning in modern C++” Timur Doumler said中，std::bit_cast不能用于将float强制转换为unsigned char[4]，因为C样式数组不能从函数返回。我们应该使用std::memcpy或等到C ++ 23（或更高版本）后才能正确定义reinterpret_cast<unsigned char*>(&f)[i]。

在C ++ 20中，我们可以将std::array与std::bit_cast一起使用吗

float f = /* some value */;
auto bits = std::bit_cast<std::array<unsigned char, sizeof(float)>>(f);

代替C型数组来获取float的字节吗？

Answer 1

是的，这适用于所有主要的编译器，据我从标准看，它是可移植的，并且保证可以工作。

首先，保证std::array<unsigned char, sizeof(float)>是一个聚合（https://eel.is/c++draft/array#overview-2）。由此可见，它在内部恰好包含sizeof(float)个char（通常为char[]），尽管从某种意义上说，该标准并未强制要求该特定实现-但它确实指出了元素（必须是连续的），并且不能有任何其他非静态成员。

因此，它是可复制的，并且其大小也与float相同。

这两个属性使您可以在它们之间bit_cast。

Answer 2

被接受的答案是错误的，因为它没有考虑对齐和填充问题。

每[array]/1-3：

头文件<array>定义用于存储固定大小的类模板   对象序列。数组是一个连续的容器。一个实例   array<T, N>中的N存储了T类型的size() == N元素，因此N是不变的。

数组是一个聚合，最多可以用T进行列表初始化。   类型可转换为[container.requirements]的元素。

一个数组满足容器和容器的所有要求   可逆容器（std::array），但默认   构造的数组对象不为空，并且该交换没有   不断的复杂性。数组满足以下条件   序列容器。此处仅提供操作说明   在这些表之一中未描述的阵列上   还有其他语义信息的操作。

该标准实际上并不要求T[N]拥有一个类型为sizeof(To) != sizeof(From)的公共数据成员，因此从理论上讲，is_trivially_copyable_v<To>或updateOne是可能的。

但是，如果这在实践中不起作用，我会感到惊讶。

Answer 3

是的

根据描述std::bit_cast的行为的paper以及它的proposed implementation，只要这两种类型具有相同的大小并且可以复制即可，强制转换应该成功。

std::bit_cast的简化实现应类似于：

template <class Dest, class Source>
inline Dest bit_cast(Source const &source) {
    static_assert(sizeof(Dest) == sizeof(Source));
    static_assert(std::is_trivially_copyable<Dest>::value);
    static_assert(std::is_trivially_copyable<Source>::value);

    Dest dest;
    std::memcpy(&dest, &source, sizeof(dest));
    return dest;
}

由于浮点数（4个字节）和带有unsigned char的{{1}}数组尊重所有这些断言，因此将执行基础的size_of(float)。因此，结果数组中的每个元素将是float的一个连续字节。

为了证明这种行为，我在Compiler Explorer中写了一个小例子，您可以在这里尝试：https://godbolt.org/z/4G21zS。浮点数5.0正确地存储为字节数组（std::memcpy，它对应于Big Endian中该浮点数的十六进制表示形式。

std :: bit_cast与std :: array

3 个答案:

被接受的答案是错误的，因为它没有考虑对齐和填充问题。