c++20 std::reinterpret_cast、std::bit_cast、std::static_cast

vczxh2024-05-15 2:01

std::reinterpret_cast 类型不相关 的转换，不安全 例如转为&，不支持，要求sizeof相同：

cpp 复制代码

uint32_t n32 = 12345678;//0x00bc614e
uint32_t* ptr = reinterpret_cast<uint32_t*>(n32);//0x00bc614e
uint32_t& ref = reinterpret_cast<uint32_t&>(n32);//0x00bc614e 危险操作
uint32_t n32a = *reinterpret_cast<uint32_t*>(n32);//崩溃，非法内存访问
uint16_t n16 = reinterpret_cast<uint16_t>(n32);;//编译错误error C2440: "reinterpret_cast": 无法从"uint32_t"转换为"uint16_t"
float f = reinterpret_cast<float>(n);//error C2440: "reinterpret_cast": 无法从"uint32_t"转换为"float"
}

std::bit_cast 将源对象的位解释为目标对象位，不可转为&，要求sizeof相同 ，无损的转换，用于可复制类型的二进制IO，例如将字节写入文件，再读回内存。

cpp 复制代码

bool b = is_trivially_copyable_v<int&>;//false
float f = 3.14f;//0x4048f5c3
uint32_t n32 = std::bit_cast<uint32_t>(f);//0x4048f5c3
uint32_t n32ref = std::bit_cast<uint32_t&>(f);//编译不通过error C2672: "std::bit_cast": 未找到匹配的重载函数//is_trivially_copyable_v<int&>;//false
uint16_t n16 = std::bit_cast<uint16_t>(f);//编译不通过error C2672: "std::bit_cast": 未找到匹配的重载函数//bool_constant<sizeof(_To) == sizeof(_From)>

//uint32_t无损转为float
//实现1
uint32_t Value = 0x12345678;
float Tr_Data = *((float*)(&Value));//0x12345678
//实现2
float f = std::bit_cast<float>(0x12345678);//0x12345678

std::static_cast 可随意转换 ，可能是有损的转换，级别较低，不出现编译错误，问题不容易被发现。

cpp 复制代码

float f = 33333333.14f;//0x4bfe502b
uint32_t i = static_cast<uint32_t>(f);//0x01fca056
uint32_t n32 = (uint32_t)f;//0x01fca056
uint16_t n16 = (uint16_t)f;//0x0000a056
//static_cast想怎么转都能转成功，可能是有损的转换

reinterpret_cast不能在constexpr中使用，std::bit_cast可以。reinterpret_cast是语言功能，std::bit_cast是库函数，库函数比语言功能容易支持。