转换 int -> 无符号长 长 是否由标准定义

Question

我在标准中找不到如何将int值转换为unsigned long long的确切规范。指定了各种类似的转换，例如int -> unsigned，unsigned -> int(如果为负，则为UB)，无符号长 -> int等。

例如 GCC，-1被转换为0xffffffffffffffff，而不是转换为0x00000000ffffffff。我可以依赖此行为吗？

Answer 1

是的，这是很好的定义，它基本上是将max unsigned long long + 1添加到-1中，这将始终max unsigned long long。这在C++标准草案4.7积分转换部分中有所涉及，其中规定：

如果目标类型是无符号的

，则结果值是与源整数全等的最小无符号整数(模 2ⁿ，其中 n 是用于表示无符号类型的位数)。[注意：在二进制补码表示中，这种转换是概念性的，位模式没有变化(如果没有截断)。

它与 C99执行相同的操作，但 C99 标准草案更容易理解，来自第6.3.1.3节有符号和无符号整数：

否则，如果新类型是无符号的，则通过重复添加或 比新类型中可以表示的最大值多减 1 直到该值在新类型的范围内。⁽⁴⁹⁾

其中脚注49说：

这些规则描述数学值的算术，而不是给定类型表达式的值。

Answer 2

是的，它被定义：

C++11 § 4.7 [conv.integral]/2 是这样说的：

如果目标类型是无符号的

，则结果值是与源整数全等的最小无符号整数(模 2ⁿ，其中 n 是用于表示无符号类型的位数)。

与-1(模2^{sizeof(unsigned long long)})全等的最小无符号整数是可能的unsigned long long最大值。

Answer 3

无符号整数保证了模算术。因此，任何int值v都转换为unsigned long值 u，使得u= K*2ⁿ+v，其中 K 为 0 或 1，其中n是unsigned long的值表示位数。换句话说，如果v为负，只需添加 2ⁿ。

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2 的幂来自C++标准的要求，即整数用纯二进制系统表示。对于n 个值表示位，可能值的数量为 2ⁿ。浮点类型没有这样的要求(您可以使用std::numeric_limits来检查浮点值表示的基数)。

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另请注意，为了迎合一些现在过时的平台，以及一种以自己的方式做事的流行编译器，当无符号值不能直接表示为有符号值时，标准将相反的转换保留为未定义的行为。在实践中，在现代系统上，可以告诉所有编译器使反向转换与转换为无符号类型完全相反，例如Visual C++默认这样做。但是，值得记住的是，没有正式的支持，因此可移植代码会导致轻微的(现在现代计算机不必要的)效率低下。