C++ static_castの内部構造について

Question

static_castに関して内部の挙動が気になり質問いたします。
単純なポインタの位置移動のみなのかなと考えていたのですが
int → float などバイトは同じだけどバイトの配置で構造が異なるものの場合
特別な処理がいるのではないかなと思いました。

もしここら辺知見がある方がおりましたらお聞きしたいです。

Comments

[melian]

例えば Intel x64 CPU(Intel Core i5)/gcc 15.2.0の場合、以下のコードをコンパイル(アセンブリ・コードへ翻訳)すると、

int main (){
　int i = 10;
　float f = static_cast<float>(i);

　return 0;
}

int 型から float 型への static_cast は整数から浮動小数点数への変換専用の命令の一つである cvtsi2ssl が使用されます。

cvtsi2ssl -8(%rbp), %xmm0

CVTSI2SS — Convert Doubleword Integer to Scalar Single Precision Floating-Point Value
https://www.felixcloutier.com/x86/cvtsi2ss

[apa]

返信ありがとうございます。
つまりポインタ以外の変換に関しては特別な翻訳を通して使い
ポインタの場合は加算減算でseekしているという認識ですかね

[melian]

はい、利用している CPU に変換命令が用意されている場合には、それがデフォルトで使われる様です。

Answer 1

static_cast の仕様を見て頂ければわかるのですが、どのような振る舞いをするのかは多岐に渡る場合分けで示されています。 static_cast の効果が場合によるのですからその実装 (生成される機械語) も場合ごとに適切に処理する必要があります。 質問の事例では最終的には標準変換の浮動小数点数と汎整数の間の変換 (Floating-integral conversions) が適用されるはずです。

C++ では浮動小数点数がどのような表現を持つか規定されませんので、具体的にどういう機械語が生成するかも規定できません。 一般論としてモダンな CPU は IEEE 754 (またはそれの派生や類似した規格) の浮動小数点を取り扱いやすいように専用の命令を持っているのが普通であり、 float と int の間の変換にはそれらが使われるでしょう。

専用の命令が無いような CPU や互換性の都合でソフトウェア的に処理することもあります。 たとえば GCC を使う場合は一部のアーキテクチャでは -msoft-float というオプションを付けることで CPU の命令でなくライブラリ内の関数で処理できるようになっています。 (もちろん速度的には大きなペナルティがありますが、仕方がないこともあります。)