IS(Int)(无符号)-1==未定义的行为

2022-03-22 00:00:00 overflow unsigned signed c++ c++11

我在试着理解这句话的意思：

(int)(unsigned)-1 == -1;

根据我目前的理解，会发生以下情况：

  1. -1是签名int，并强制转换为无签名int。这样做的结果是，由于回绕行为，我们获得了可以由unsigned类型表示的最大值。

    2. 接下来，我们在步骤1中获得的unsigned类型的最大值现在强制转换为signed int。但请注意，此最大值是unsigned type。因此，这超出了signed type的范围。由于有符号整数溢出是未定义的行为，因此程序将导致未定义的行为。

我的问题是：

  1. 我上面的解释正确吗？如果没有，则实际发生了什么。
  2. 这是我怀疑的未定义行为还是实现定义的行为。
PS：我知道如果它是未定义的行为(与定义的实现相反)，那么我们就不能依赖程序的输出。因此，我们不能说我们将始终得到true还是false。

解决方案

强制转换为unsigned int换行，此部分是合法的。

超出范围强制转换为int从C++20开始是合法的，并且以前是实现定义的(但无论如何在实践中都是正确工作的)。这里没有UB。

这两个强制转换相互抵消(同样，在C++20中得到保证，以前定义了实现，但在实践中仍然可以工作)。

带符号溢出通常是UB，是的，但这只适用于由计算引起的溢出。转换导致的溢出不同。

cppreference

如果目标类型是有符号的，则如果源整数可以用目标类型表示，则该值不会更改。否则结果为：

(直到C++20)实现定义

(从C++20开始)目标类型的唯一值等于源值的模2n，其中n是用于表示目标类型的位数。

(请注意，这与未定义的带符号整数算术溢出不同)。

有关转换如何工作的更多详细信息。

假设int和unsigned int占用N位。

int和unsigned int均可表示的值在转换过程中保持不变。所有其他值都将增加或减少2N以适合该范围。

这很方便，不会更改值的二进制表示形式。

例如int-1对应于unsigned int2N-1(最大的unsigned int值)，两者都用二进制表示为11...11。同样，int-2N-1(最小int值)对应于unsigned int2N-1(最大int值+1)。

int:   [-2^(n-1)] ... [-1] [0] [1] ... [2^(n-1)-1]
            |           |   |   |           |
            |           '---|---|-----------|-----------------------.
            |               |   |           |                       |
            '---------------|---|-----------|----------.            |
                            |   |           |          |            |
                            V   V           V          V            V
unsigned int:              [0] [1] ... [2^(n-1)-1] [2^(n-1)] ... [2^n-1]

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