将要存储在 int 中的左移短是未定义的吗？答案

【问题标题】：Is left shifted short that is going to be stored in an int is UNDEFINED?将要存储在 int 中的左移短是未定义的吗？
【发布时间】：2020-07-16 19:56:02
【问题描述】：

我正在阅读一本实现自己动手 DNS 消息阅读器的书，它会尝试查看特定字段是否设置为 true。书中使用的一段代码我看不懂。

const int qdcount = (msg[10] << 8) + msg[11];

msg 是 ==> char 类型（即 8 位）

qdcount ==> 应该是一个 16 位的字段，包含 DNS 查询的数量（由两个字段组成，msg[10] 和 msg[11]）

那么这段代码是如何工作的（例如，如果 msg[10] = 01001 0001）将其左移 8 应该会导致（1000 0000）即 UB，那么所做的任何计算都会导致错误的答案。假设msg[11] = 0010 1111。计算结果是 1000 0000 + 0010 1111 对吗？那么这行代码是如何工作的呢。

【问题讨论】：

请不要描述msg的类型，而是显示声明。
在移位完成之前，操作数被转换为int，因此10010001被转换为00000000 00000000 00000000 10010001（或11111111 11111111 11111111 10010001），然后才执行左移位
参见Bitwise_shift_operators：“对两个操作数执行积分提升。”
@pmg 我不明白如果促销是自动完成的，这个操作什么时候会导致 UB。
你机器中的普通char是有符号类型还是无符号类型？很重要

标签： c dns undefined-behavior bit-shift

【解决方案1】：

至少有两个独立的考虑因素。

char 是签名还是未签名？
int 16 位或更宽？
```
(msg[10] << 8) + msg[11];
```

大部分问题取决于：

E1 如果 E1 具有有符号类型和非负值，并且 E1 *2^E2 是可以在结果类型中表示，那么这就是结果值；否则，行为未定义。

char 已签名，int 任意大小

msg[10] 被提升为 int 并左移 8。当值 msg[10] 为正时，这很好，而当为负时，未定义行为，因为左移负值是 UB。

char 无符号，int 大于 16 位

msg[10] 提升为 int 并左移 8。这很好，所有 msg[10] 值都没有问题。

char 是 无符号，int 是 16 位

msg[10] 被提升为int 并左移 8。msg[10] < 128 时这很好，否则 UB 移到符号位置 - 无法表示正值。

移位时最好使用无符号类型。

// char msg[100];
// const int qdcount = (msg[10] << 8) + msg[11];

char unsigned msg[100];
const unsigned qdcount = ((unsigned) msg[10] << 8) + msg[11];

【讨论】：

if char 将始终转换为 int 使用 unsigned char 或 signed char 有什么意义？它提供什么保护？。
@Khaled Gaber 当char 值为负时，左移为UB。使用unsigned char，提升为int 的值不是负数。只要左移不移入int符号位，一切都好。
@yes 现在知道了，我错过了符号是数字的最高位:)。
@KhaledGaber “整数提升在每个操作数上执行。”并不意味着该参数被提升为int。它也可以在所需的签名中提升为unsigned int 或更大的类型。请查看“整数提升”的主题以了解其含义。
@vlad_tepesch 详细信息：在移位运算符的情况下，操作数会经过通常的整数提升，如果比 int 窄，操作数会变为 int 或 unsigned，但不会更广泛的类型。对于a shift b，b 的类型不影响a 的类型。 int << long 产生 int。 long << unsigned long 是 long ：“结果的类型是提升的左操作数的类型。”

【解决方案2】：

来自C11 – ISO/IEC 9899:2011 draft 的第6.5.7.4 段链接here。

[...] E1 如果 E1 具有有符号类型和非负值，并且 E1 × 2^E2 是可以在结果类型中表示，那么这就是结果价值;否则，行为未定义。

所以是的。左移有符号值可能会导致未定义的行为。

您的代码中实际上引起您困惑的另一件事是：

对每个操作数执行整数提升。

这意味着在移动操作数之前将扩展为int。因此，通过将位移入符号位（假设 sizeof(int)>16），移位 8 不会导致溢出。

【讨论】：