为什么在这种情况下 bool 和 not bool 都返回 true？ [复制]答案

【问题标题】：Why does bool and not bool both return true in this case? [duplicate]为什么在这种情况下 bool 和 not bool 都返回 true？ [复制]
【发布时间】：2014-04-24 12:03:14
【问题描述】：

这是我的代码：

#include <cstring>
#include <iostream>
int main() {
    bool a;
    memset(&a, 0x03, sizeof(bool));
    if (a) {
        std::cout << "a is true!" << std::endl;
    }
    if (!a) {
        std::cout << "!a is true!" << std::endl;
    }
}

它输出：

a is true!
!a is true!

似乎bool 上的! 运算符只反转最后一位，但每个不等于0 的值都被视为true。这导致了所示的行为，这在逻辑上是错误的。这是实现中的错误，还是规范允许这样做？请注意，memset 可以省略，并且行为可能是相同的，因为a 包含内存垃圾。

我使用的是 gcc 4.4.5，其他编译器可能会采用不同的方式。

【问题讨论】：

哇，但你为什么还要...
看来这个问题至少在 GCC 4.6 Demo 中得到了修复。
LLVM 5.1 (clang-503.0.38) 也没有出现这个问题。
允许编译器假定bool 值是true 或false，因为bool 只能具有这些值。（非零整数值转换为 - 不视为 - true 无关紧要，因为此代码中没有进行任何转换。）
@flyx：未定义的行为.. 无人登陆。一切顺利

标签： c++ boolean

【解决方案1】：

标准（3.9.1/6 Fundamental types）说：

bool 类型的值为真或假。

....

以本国际标准描述为“未定义”的方式使用布尔值，例如通过检查未初始化的自动对象，可能会导致其表现得既不真也不假。

您的程序对memset 的使用会导致未定义的行为。其结果可能是该值既不是真也不是假。

【讨论】：

我会添加 3.9.1/1 “对于无符号字符类型，值表示的所有可能的位模式都表示数字。这些要求不适用于其他类型。”
但是如果它既不是真也不是假，那么两个if语句都不应该被执行？！似乎 OPs 代码确实导致它表现得既是真又是假：-/
@Bergi 根据定义，如果它同时表现出两者，那么它不是。

【解决方案2】：

这不是“逻辑错误”，而是未定义的行为。 bool 应该只包含两个值之一，true 或 false。为其赋值将导致转换为这些值之一。通过在其内存顶部写入任意字节值（或者，正如您提到的，将其保持未初始化）来破坏类型安全性不会，因此您最终可能会得到一个既不是 true 也不是 false 的值。

【讨论】：

是NULL还是什么都没有？
@Ben 是 NULL 还是什么都没有？价值？两者都不。在 OP 的示例中，值为 3，如您所见，它既不是真也不是假。现在是 3。
@MattMcNabb 这将取决于实现。布尔值在转换为 int 时保证为0 或1。但是，内部表示可能不同。据我们所知，bool 可以存储为 32 位浮点数，然后 true 的表示形式将是 00 00 80 3F。
@EvgeniSergeev：我不知道你在说什么。 bool 有两个值，两者都不是0x03；使用memset 将bool 重新解释为一个或多个字节，并用非bool 值覆盖它，会给出未定义的行为。肯定不是“零代表错误，其他任何代表正确”的情况；只有true 表示真实。您所说的“约定”是 C 古代方言的一种解决方法，它缺乏布尔类型；不适用于 C++。
@EvgeniSergeev：哦，我明白了，您指的是到bool 的类型转换，而不是bool 的值。但是这段代码专门抑制了类型转换，通过使用memset 直接写入底层内存，而不知道可能存在任何类型。如果您故意规避语言对它的保护，那么（在我看来）获得未定义的行为是非常合理的。如果您想要类型转换，请使用赋值（用于单个对象）或std::fill/copy（用于序列），并在您确实需要危险地处理原始内存时留下memset/memcpy。

【解决方案3】：

在内部，它可能会使用按位非（~ 运算符）来反转它，这在 bool 为零或全为 1 时会起作用：

 a = 00000000 (false)
!a = 11111111 (true)

但是，如果您将其设置为三个：

 a = 00000011 (true)
!a = 11111100 (also true)

【讨论】：

到目前为止，在我见过的所有编译器上，生成的程序集都使用testb（或等效的）指令来处理 OP 代码，并且在内部将其转换为一个比较和 if/else。如果我们只使用!a 版本，它会变成一个xor 和一个testb...这个调用可以在gcc explorer 上玩。
这是编译器的实现细节。在标准中的哪里可以找到这些信息？
我真的怀疑任何实现都将true 存储为所有的。鉴于bool 可以如何转换为具有0 或1 值的int，它更有可能也是以这种方式存储的。