reinterpret_castをいつ使用しますか？

Question

私はreinterpret_castとstatic_castの適用性について少し混乱しています。コンパイル時にタイプを解釈できるので、一般的な規則はstaticキャストを使用しているので、単語staticを読みました。これは、C++コンパイラが暗黙のキャストのために内部的に使用するキャストです。

reinterpret_castは、整数型をポインタ型に変換したり、ポインタ型を別の型に変換したりする2つのシナリオに適用できます。私が得る一般的な考えは、これは不可能であり、避けるべきです。

私が少し混乱しているのは、私が必要とする使い方です.C++をCから呼び出しています.CコードはC++オブジェクトを保持する必要がありますので、基本的にはvoid*を保持しています。 void *とクラスの間の変換にはどのようなキャストを使用する必要がありますか？

私はstatic_castとreinterpret_castの両方の使用法を見ていますか？私が読んできたことから、キャストはコンパイル時に起こるので、staticが優れていますか？あるポインタ型から別のポインタ型に変換するのに、reinterpret_castを使用すると言いますか？

Answer 1

C++標準では次のことを保証：へとアドレスを保存しvoid*からポインタをINGの

static_cast。それは、次のように、同じアドレスへのすべてのポイントa、b、cのである：

int* a = new int(); 
void* b = static_cast<void*>(a); 
int* c = static_cast<int*>(b); 

reinterpret_castのみ保証つまり、あなたは別の種類、へのポインタをキャストした場合、その後reinterpret_cast、それを元の形に、元の値を取得します。したがって、次のようになります。

aとcは同じ値を含みますが、bの値は指定されていません。 （実際には、通常はaとcと同じアドレスが含まれますが、標準では指定されていません。さらに複雑なメモリシステムを持つマシンでは当てはまらないかもしれません。）

void *とのキャストの場合は、static_castが好ましいはずです。

Answer 2

FAQをお読みください！ C言語でのC++データの保持は危険です。

C++では、オブジェクトへのポインタをキャストなしでvoid *に変換できます。しかしそれは他の方法では真実ではありません。元のポインタを元に戻すには、static_castが必要です。

Answer 3

reinterpret_castの意味は、C++標準では定義されていません。したがって、理論的にはreinterpret_castがプログラムをクラッシュさせる可能性があります。実際には、コンパイラはあなたが予想していることをしようとします。これは、渡しているもののビットを、あなたがキャストしている型であるかのように解釈することです。あなたが使用しようとしているコンパイラがreinterpret_castであることを知っていればそれを使うことができますが、それは移植可能なであると言います。

あなたが説明したケースでは、reinterpret_castと思われるかもしれませんが、代わりにstatic_castなどの代替方法を使用できます。とりわけ標準は、これはあなたがstatic_cast（§5.2.9）に期待できるかについて述べている：あなたのユースケースのためにそう

An rvalue of type “pointer to cv void” can be explicitly converted to a pointer to object type. A value of type pointer to object converted to “pointer to cv void” and back to the original pointer type will have its original value.

、それはあなたがstatic_castを使用するための標準化委員会が意図したことをかなり明確なようです。

Answer 4

reinterpret_castが必要な場合は、不透明データ型とインタフェースするときです。これはプログラマーが制御できないベンダーAPIで頻繁に発生します。ここでは、ベンダーが任意のグローバルデータを格納し、取得するためのAPIを提供して不自然な例です：

// vendor.hpp 
typedef struct _Opaque * VendorGlobalUserData; 
void VendorSetUserData(VendorGlobalUserData p); 
VendorGlobalUserData VendorGetUserData(); 

このAPIを使用するには、プログラマは再びVendorGlobalUserDataとバックにデータをキャストする必要があります。 static_castが動作しません、一つはreinterpret_castを使用する必要があります。

以下

// main.cpp 
#include "vendor.hpp" 
#include <iostream> 
using namespace std; 

struct MyUserData { 
    MyUserData() : m(42) {} 
    int m; 
}; 

int main() { 
    MyUserData u; 

     // store global data 
    VendorGlobalUserData d1; 
// d1 = &u;           // compile error 
// d1 = static_cast<VendorGlobalUserData>(&u);  // compile error 
    d1 = reinterpret_cast<VendorGlobalUserData>(&u); // ok 
    VendorSetUserData(d1); 

     // do other stuff... 

     // retrieve global data 
    VendorGlobalUserData d2 = VendorGetUserData(); 
    MyUserData * p = 0; 
// p = d2;           // compile error 
// p = static_cast<MyUserData *>(d2);    // compile error 
    p = reinterpret_cast<MyUserData *>(d2);   // ok 

    if (p) { cout << p->m << endl; } 
    return 0; 
} 

は、サンプルAPIの不自然な実装です：

// vendor.cpp 
static VendorGlobalUserData g = 0; 
void VendorSetUserData(VendorGlobalUserData p) { g = p; } 
VendorGlobalUserData VendorGetUserData() { return g; } 

Answer 5

template <class outType, class inType> 
outType safe_cast(inType pointer) 
{ 
    void* temp = static_cast<void*>(pointer); 
    return static_cast<outType>(temp); 
} 

私が結論しようとしたテンプレートを使用して簡単な安全なキャストを書きました。 このソリューションは、関数にポインタをキャストすることを保証しません。

Answer 6

reinterprete_castを使用して、コンパイル時に継承をチェックできます。ここ
ルック：reinterpret_castはの Using reinterpret_cast to check inheritance at compile time

Answer 7

1つの使用は、あなたが（IEEE 754）にビット演算を適用したい場合は浮いています。これは、整数としてフロートのバイナリ表現を扱い、それが右シフトと定数からそれを減算し、それによって指数を半分にし、否定

https://en.wikipedia.org/wiki/Fast_inverse_square_root#Overview_of_the_code

：この一例は、高速逆平方根トリックました。

これは、もともとCで書かれた

float Q_rsqrt(float number) 
{ 
    long i; 
    float x2, y; 
    const float threehalfs = 1.5F; 

    x2 = number * 0.5F; 
    y = number; 
    i = * (long *) &y;      // evil floating point bit level hacking 
    i = 0x5f3759df - (i >> 1);    // what the deuce? 
    y = * (float *) &i; 
    y = y * (threehalfs - (x2 * y * y)); // 1st iteration 
// y = y * (threehalfs - (x2 * y * y)); // 2nd iteration, this can be removed 

    return y; 
} 

ので、Cはキャスト使用していますが、類似したC++のキャストはreinterpret_castは次のとおりです。floatに戻って変換した後、より正確なこの近似を行うためにニュートン・ラプソン反復を受けています。

Answer 8

クイックアンサー：コンパイルする場合はstatic_castを、そうでない場合はreinterpret_castを使用してください。

Answer 9

まずあなたがここにint型のような特定のタイプでいくつかのデータを持っている：

int x = 0x7fffffff://==nan in binary representation 

次にあなたがフロートのような他のタイプと同じ変数にアクセスしたい： あなたは

float y = reinterpret_cast<float&>(x); 

//this could only be used in cpp, looks like a function with template-parameters 

間を決めることができます

又は

float y = *(float*)&(x); 

//this could be used in c and cpp 

簡単：それは同じメモリが使用されることを意味します別の種類として。だから、上記のようなint型としてfloatのバイナリ表現をfloatに変換することができます。例えば0x80000000は-0です（仮数と指数はnullですが、符号msbは1です。これは倍精度と長い倍精度でも有効です）。

最適化：私はreinterpret_castが多くのコンパイラで最適化されると思いますが、Cキャストはポインタ算術によって行われます（値はメモリにコピーする必要があり、ポインタはCPUレジスタを指すことができません）。

注：いずれの場合も、キャストされる前にキャストされた値を変数に保存する必要があります。このマクロは助けることができる：

#define asvar(x) ({decltype(x) __tmp__ = (x); __tmp__; }) 

Answer 10

を短い答え： あなたがそれを使用しないでください、reinterpret_castは何の略かわからない場合。あなたが将来それを必要とするなら、あなたは知っているでしょう。

完全な答えは：

のが基本的な数値型を考えてみましょう。

たとえば、int(12)をunsigned float (12.0f)に変換すると、両方の数値が異なるビット表現を持つため、プロセッサが計算を呼び出す必要があります。これは、static_castの略です。

一方、reinterpret_castを呼び出すと、CPUは計算を実行しません。それはちょうどそれが別のタイプを持っているかのようにメモリのビットのセットを扱います。したがって、このキーワードでint*をfloat*に変換すると、新しい値（ポインタのデフレの後）は数学的意味での古い値とは関係ありません。

例：reinterpret_castが1つの理由で移植できないことは事実である - バイト順（エンディアン）。しかし、これは驚くべきことに、しばしばそれを使う最善の理由です。この例を想像してみましょう：ファイルからバイナリ32ビットの数値を読み取る必要があり、ビッグエンディアンであることがわかります。コードは汎用的でなければならず、ビッグエンディアン（ARMなど）やリトルエンディアン（x86など）システムでも適切に動作します。バイトオーダーをチェックする必要があります。あなたがconstexpr関数を書くことができますので、それはコンパイル時にはよく知られている：

constexpr bool is_little_endian() { 
    unsigned short x=0x0001; 
    auto p = reinterpret_cast<unsigned char*>(&x); 
    return *p != 0; 
} 

説明：メモリ内xのバイナリ表現は0000'0000'0000'0001（大）または0000'0001'0000'0000（リトルエンディアン）である可能性があります。再解釈キャスト後、pポインタの下のバイトは、それぞれ0000'0000または0000'0001になります。静的キャスティングを使用している場合、どのエンディアンが使用されていても、常に0000'0001になります。