在没有未定义行为的情况下对双打重用浮动缓冲区

Question

void f(float* buffer)
{
  double* d = reinterpret_cast<double*>(buffer);
  // make use of d
  d[i] = 1.;
  // done using d as scratch, start filling the buffer
  buffer[j] = 1.;
}

就我所知，没有简单的方法可以做到这一点：如果我理解正确的话，像这样的reinterprist_cast 会因为类型别名而导致未定义的行为，如果不复制数据和分配额外的空间，就不可能使用memcpy或float/doubleunion，这违背了目的，而且在我的情况下代价很高（在C++中不允许使用union进行类型双关语）。

可以假设浮动缓冲区正确对齐，以便将其用于双打。

Answer 1

我认为下面的代码是一个有效的方法（它实际上只是关于这个想法的一个小例子）：

#include <memory>

void f(float* buffer, std::size_t buffer_size_in_bytes)
{
    double* d = new (buffer)double[buffer_size_in_bytes / sizeof(double)];

    // we have started the lifetime of the doubles.
    // "d" is a new pointer pointing to the first double object in the array.        
    // now you can use "d" as a double buffer for your calculations
    // you are not allowed to access any object through the "buffer" pointer anymore since the floats are "destroyed"       
    d[0] = 1.;
    // do some work here on/with the doubles...


    // conceptually we need to destory the doubles here... but they are trivially destructable

    // now we need to start the lifetime of the floats again
    new (buffer) float[10];  


    // here we are unsure about wether we need to update the "buffer" pointer to 
    // the one returned by the placement new of the floats
    // if it is nessessary, we could return the new float pointer or take the input pointer
    // by reference and update it directly in the function
}

int main()
{
    float* floats = new float[10];
    f(floats, sizeof(float) * 10);
    return 0;
}

重要的是，您只使用从放置新建接收的指针。重要的是要将新的浮动放回原处。即使它是一个没有操作的构造，您也需要重新启动浮动的生存期。

忘记注释中的std::laund和reexpert_cast。安置新将为你做这项工作。

null

为此，我们可以a）通过引用传递浮动指针并更新它，或者b）从函数返回新获得的浮动指针：

a）

void f(float*& buffer, std::size_t buffer_size_in_bytes)
{
    double* d = new (buffer)double[buffer_size_in_bytes / sizeof(double)];    
    // do some work here on/with the doubles...
    buffer = new (buffer) float[10];  
}

b）

float* f(float* buffer, std::size_t buffer_size_in_bytes)
{
    /* same as inital example... */
    return new (buffer) float[10];  
}

int main()
{
    float* floats = new float[10];
    floats = f(floats, sizeof(float) * 10);
    return 0;
}

“如果一个对象属于类或聚合类型，并且它或它的一个子对象是由一个构造函数而不是一个普通的默认构造函数初始化的，则该对象被称为具有非真空初始化。T类型对象的生存期始于：

• 获得具有正确对齐方式和大小的类型T的存储，并且
• 如果对象具有非空初始化，则其初始化完成“

所以现在我们可能会争辩说，因为双打是微不足道的，我们需要采取一些行动来让微不足道的物体变得有生命，并改变实际生活的物体吗？我说是的，因为我们从内部获得了浮点的存储，通过双指针访问存储将违反严格的别名。所以我们需要告诉编译器实际类型已经改变。最后第三点的讨论相当有争议。你可以形成自己的观点。你现在手头有所有的信息。