c ++在有符號和無符號之間進行隱式轉換的代碼的安全性

Question

根據有符號和無符號整數類型之間的隱式轉換規則， 這里和這里討論，當將unsigned int與int相加時，signed int首先轉換為unsigned int 。

例如，考慮以下最小程序

#include <iostream>

int main()
{
   unsigned int n = 2;
   int x = -1;

   std::cout << n + x << std::endl;

   return 0;
}

然而，程序的輸出是預期的1： x首先被轉換為unsigned int ，而n的和導致整數溢出，給出“正確”的答案。

在前一個代碼中，如果我確定n + x是正數，我可以假設unsigned int n和int x和給出了期望值嗎？

Answer 1

在前一個代碼中，如果我確定n + x是正數，我可以假設unsigned int n和int x之和給出了期望值嗎？

是。

首先，使用模運算將有符號值轉換為無符號：

如果目標類型是無符號的，則結果值是與源整數一致的最小無符號整數（模2 ⁿ ，其中n是用於表示無符號類型的位數）。

然后使用模運算添加兩個無符號值：

無符號整數應遵守算術模2 ⁿ的定律，其中n是該特定整數大小的值表示中的位數。

這意味着您將獲得預期的答案。

即使，如果結果在數學意義上是負的，那么C ++中的結果將是模數等於負數的數字。

請注意，我在這里假設您添加兩個相同大小的整數。

Answer 2

我認為你可以肯定並且它不是實現定義的，盡管當涉及到不使用二進制補碼表示負值的系統時，該語句需要對標准進行一些解釋。

首先，讓我們陳述清楚的事情：無符號積分不會溢出，而是采用模2 ^ nrOfBits值（參見此在線C ++標准草案 ）：

6.7.1基本類型

（7）無符號整數應遵守算術模2n的定律，其中n是該特定整數大小的值表示中的位數。

因此，只需將負值nv正確轉換為無符號整數位模式nv(conv) ，使x + nv(conv)始終與x - nv相同。 對於使用二進制補碼的系統的情況，事情是清楚的，因為實際上設計了兩個補碼使得該算法立即起作用。

對於使用其他負值表示的系統，我們必須仔細閱讀標准：

7.8完整轉換

（2）如果目標類型是無符號的，則結果值是與源整數一致的最小無符號整數（模2n，其中n是用於表示無符號類型的位數）。 [注意：在二進制補碼表示中，此轉換是概念性的，並且位模式沒有變化（如果沒有結束）。 -endnote]

正如腳注明確指出的那樣，在二進制補碼表示中，位模式沒有變化，我們可以假設在2s以外的系統補碼中，將發生實際轉換，使得x + nv(conv) == x - nv 。

因此，由於7.8（2），我會說你的假​​設是有效的。