將 int32 轉換為 uint32 是空操作嗎？

Question

我想將int32_t的位粘貼到uint32_t類型中而不進行任何轉換，只是重新解釋。 以下代碼正是我想要的：

int32_t  iA = -1;
uint32_t uA = *(uint32_t*)&iA;

但我想知道，我可以依靠以下更容易編寫的演員表來生成相同（或更少）的程序集，理想情況下只是mov s？ （即，它永遠不會對其進行“數學運算”，而不會觸及底層位。）

int32_t  iB = -1;
uint32_t uB = (uint32_t)iB;

assert(uA == uB); // ?

Answer 1

在 C++20 之前，有符號整數的表示是實現定義的。 但是，即使在 C++20 之前， std::intX_t也保證具有 2s' 補碼表示：

int8_t 、 int16_t 、 int32_t 、 int64_t - 帶符號整數類型，寬度分別為int16_t和 64 位，沒有填充位，對負值使用 2 的補碼（僅當實現直接支持該類型時才提供）

當你寫

std::int32_t  iA = -1;
std::uint32_t uA = *(std::uint32_t*)&iA;

你得到所有位設置的值。 該標准表示，如果“類型類似於......一種類型，該類型是與對象的動態類型相對應的有符號或無符號類型”，則允許通過類型為std::uint32_t*的指針訪問std::int32_t 。 因此，嚴格來說，在取消引用指針之前，我們必須確保std::uint32_t確實是對應於std::int32_t的無符號類型：

static_assert(std::is_same_v<std::make_unsigned_t<std::int32_t>, std::uint32_t>);

當你寫

std::int32_t  iB = -1;
std::uint32_t uB = (std::uint32_t)iB;

您依賴於轉換為定義明確並保證產生相同值的無符號類型。

至於程序集，兩個演員都沒有操作：

std::uint32_t foo() {
    std::int32_t  iA = -1;
    static_assert(std::is_same_v<std::make_unsigned_t<std::int32_t>, std::uint32_t>);
    return *(std::uint32_t*)&iA;
}

std::uint32_t bar() {
    std::int32_t  iB = -1;
    return (std::uint32_t)iB;
}

結果：

foo():
        mov     eax, -1
        ret
bar():
        mov     eax, -1
        ret

Answer 2

使用memcpy是避免在別名類型時出現未定義行為的常見解決方案。 評論中指出，僅在符號上不同的別名類型是可以的，但例如float和int就不是這種情況。

只要對象表示對該類型有效， memcpy可以工作。

編譯器非常擅長優化memcpy調用，在這種情況下，調用完全被優化掉了。