驗證C / C ++簽名的右移是特定編譯器的算術運算？

Question

根據C / C ++標准（參見此鏈接） ，C和C ++中的>>運算符不一定是有符號數的算術移位。 由於位向右移位，所以由編譯器實現是0（邏輯）還是符號位（算術）移入。

對於為有符號整數實現邏輯右移的編譯器，此代碼是否會在編譯時對ASSERT（fail）起作用？

#define COMPILE_TIME_ASSERT(EXP) \
    typedef int CompileTimeAssertType##__LINE__[(EXP) ? 1 : -1]

#define RIGHT_SHIFT_IS_ARITHMETIC \
    ( (((signed int)-1)>>1) == ((signed int)-1) )

// SHR must be arithmetic to use this code
COMPILE_TIME_ASSERT( RIGHT_SHIFT_IS_ARITHMETIC );

Answer 1

在我看來很好！ 您還可以將編譯器設置為發出一個匯編文件（或在調試器中加載已編譯的程序），並查看它為signed int i; i >> 1;發出的操作碼signed int i; i >> 1; signed int i; i >> 1; ，但這不像你的解決方案那樣自動化。

如果您發現編譯器沒有實現有符號數的算術右移，我想聽聽它。

Answer 2

為什么斷言？ 如果編譯器的移位運算符不適合您的需要，您可以通過對結果進行符號擴展來優雅地糾正這種情況。 此外，有時運行時間足夠好。 畢竟，編譯器的優化器可以使編譯時間超出運行時間：

template <typename Number>
inline Number shift_logical_right(Number value, size_t bits)
{
    static const bool shift_is_arithmetic = (Number(-1) >> 1) == Number(-1);
    const bool negative = value < 0;
    value >>= bits;
    if (!shift_is_arithmetic && negative) // sign extend
        value |= -(Number(1) << (sizeof(Number) * 8 - bits));
}

static const bool可以在編譯時進行計算，因此如果保證shift_is_arithmetic為true ，那么每個編譯器都值得使用它將消除整個if子句並將const bool negative構造為死代碼。

注意：代碼是根據Mono的encode_sleb128函數改編的： 這里 。

更新

如果你真的想在沒有算術移位的機器上中止編譯，你最好還是不要依賴預處理器。 您可以使用static_assert （或BOOST_STATIC_ASSERT ）：

static_assert((Number(-1) >> 1) == Number(-1), "Arithmetic shift unsupported.");

Answer 3

從您的各種評論，您談到使用這個跨平台。 確保編譯器保證在編譯平台時，編譯時運算符的行為與運行時運算符相同。

可以使用浮點數找到不同行為的示例。 如果要轉換回int，您的編譯器是以單精度，雙精度還是擴展精度執行常量表達式數學運算？ 如

constexpr int a = 41;
constexpr int b = (a / 7.5);

我所說的是，當你在這么多不同的架構上工作時，你應該確保你的編譯器在運行時保證與編譯時相同的行為。

編譯器完全有可能在內部進行符號擴展，但不會在目標上生成預期的操作碼。 唯一可以確定的方法是在運行時測試或查看匯編輸出。

看看裝配輸出並不是世界末日......有多少個不同的平台？ 由於這對性能至關重要，所以只需要為5種不同的架構查看1-3行匯編輸出的“工作”。 這並不是說您必須潛入整個裝配輸出（通常！）才能找到您的生產線。 這非常非常容易。