2 uint32_t 之间的数学运算返回一个 uint64_t答案

【问题标题】：math operation between 2 uint32_t returning an uint64_t2 uint32_t 之间的数学运算返回一个 uint64_t
【发布时间】：2013-11-28 15:17:42
【问题描述】：

我正在尝试使用类似 uint64_t foo(uint32_t,uint32_t) 这样的接口来实现一个操作、一个函数，所以这是一个简单的实现：

#include <iostream>
#include <cstdint> 

uint64_t foo(const uint32_t &a, const uint32_t &b) {    
  return ((reinterpret_cast<const uint64_t &>(a)) +
          (reinterpret_cast<const uint64_t &>(b)));
}

int main() {
  uint32_t k1 = ~0;
  uint32_t k2 = 1;
  std::cout << foo(k1, k2) << "\n";
  return (0);
}

现在我的重点是reinterpret_cast 和+ 运算符。

+ 运算符应该没问题，因为它被 2 uint64_t 调用；所以问题是reinterpret_cast？我不明白为什么... 我的猜测是关于a 或b 附近的内存块，所以reinterpret_cast 的结果是原始a 或b 的50%，另外50% 是随机块的记忆。我这就是这个演员阵容的真正运作方式？

我已经尝试了 reinterpret_cast 的多个版本，即使使用指针，也没有运气。

【问题讨论】：

标签： c++ unsigned-integer

【解决方案1】：

reinterpret_cast 本质上是告诉编译器忽略它的所有类型安全，只接受你正在做的事情。

您是说您的引用不是对 32 位数字的引用，而是对 64 位数字的引用。这当然意味着（在每字节 8 位的系统中），可能包含任何数据的 4 个字节被读取为整数的一部分。您还有一个与大端系统相关的“可移植性”问题，特别是在更重要的字节首先出现的情况下，因此即使其他字节恰好为零，也会产生不同的数字。

您执行此操作的正确方法是static_cast，而不是使用引用而是“按值传递”。

事实上，您可以设法编写 foo 而无需任何强制转换。

uint64_t foo( uint64_t a, uint64_t b ) { return a + b; }

您可以使用 32 位数字调用它，而不必担心它们是否溢出。（尝试将它们相乘）。

【讨论】：

reinterpret_cast 对我来说最有趣的部分是它基本上是一个无条件强制转换，所以几乎没有开销，没有办法保留和清除下一块内存什么时候做演员？
不，因为那块内存可能已经分配给别的东西了。即使有可能，它也会引入比简单地在堆栈上创建另一个变量更高的开销。
@user2485710：隐式转换和static_cast 也没有运行时开销，只是编译时检查。 reinterpret_cast 摆脱了编译时检查，允许进行各种奇怪而奇妙的转换，无论它们是否有意义。您可能会想出一些可怕的方法来保留空间并使引用转换“起作用”，但它可能不如简单、安全的值转换有效。
@MikeSeymour 我实际上正在考虑使用 32 位类型和 64 位类型作为填充符的 union。但我认为我会使用static_cast。

【解决方案2】：

你太努力了。按值传递并使用static_cast。此外，请使用uint_least32_t 或uint_fast32_t，以更合适的为准，而不是坚持可能不存在的确切大小。

【讨论】：

static_cast 的开销是多少？
@user2485710：编译时检查。没有运行时开销（除了转换本身，您在任何情况下都需要）。
@MikeSeymour 如果检查发生在编译时，那么当我在运行时传递我的值时会发生什么？
@user2485710：这取决于平台和调用约定。在 64 位平台上，可能没有成本 - 只需将 32 位值放入 64 位寄存器可能会做正确的事情。在 32 位（或更小）平台上，它可能会将值写入堆栈（或写入寄存器），并在其旁边写入零值（或写入第二个寄存器）。不管它做什么，它将是执行转换的最快方法，除非编译器被无可救药地破坏了。
@user2485710 - 开销在于，与 reinterpret_cast 不同，它可以满足您的需求。