有符号到无符号转换，并返回，整数的定义行为？答案

【问题标题】：Is signed to unsigned conversion, and back, defined behaviour for integers?有符号到无符号转换，并返回，整数的定义行为？
【发布时间】：2013-09-30 10:24:39
【问题描述】：

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
  uint32_t i = -64;
  int32_t j = i;

  std::cout << j;
  return 0;
}

我尝试过的大多数编译器都会创建输出-64 的程序，但这是定义的行为吗？

有符号整数和无符号整数 uint32_t i = -64; 的分配是否定义了行为？
当i 等于4294967232 时，有符号整数赋值int32_t j = i; 是否定义了行为？

【问题讨论】：

为未签名但未签名定义
有一个微妙的区别，有符号算术运算符的溢出（这就是所谓的重复）是未定义的行为，但转换为有符号类型时的溢出是实现定义的行为。
这个问题最初的标题令人困惑地提到了签名溢出，但从代码示例中可以清楚地看出问题实际上是关于转换（包括确切值是'不可表示，通常不称为“溢出”）。我已经修正了标题，但这意味着链接的副本不是这个问题的答案。然而，接受的答案是正确的。
重新打开 - “重复”是一个不相关的问题

标签： c++ c++11 integer type-conversion undefined-behavior

【解决方案1】：

对于无符号整数越界转换，定义结果；对于有符号整数，它是实现定义的。

C++11(ISO/IEC 14882:2011) §4.7 积分转换 [conv.integral/2]

如果目标类型是无符号的，则结果值是与源整数一致的最小无符号整数（模 2^n，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）。 ——尾注]

如果目标类型是有符号的，如果它可以在目标类型（和位域宽度）中表示，则值不变；否则，该值是实现定义的。

此文本在 C++14 中保持不变。

【讨论】：

我在哪里可以检查我的实现将其定义为什么？
@Sancho 您的意思是实现定义的行为，如何检查它在您的实现中是如何定义的？我想你可以试试看手册，或者更好的是，有一些选项可以控制它。毕竟，它是实现定义的。
1.3.10 实现定义的行为：行为，对于格式良好的程序构造和正确的数据，取决于实现以及每个实现文档（强调我的）。
@Sancho gcc 在某些优化级别实际上会假设根本不会发生有符号整数溢出，并在您的代码尝试检测到它时执行死代码消除！如果确实发生，它将是特定于平台的：无论硬件在运行最有效的操作以从无符号转换为有符号时会做什么（在许多（大多数？）2s 恭维机器上，它会为您提供您期望的结果） .
@Sancho：请注意，报价包含转化。

【解决方案2】：

标准要求实现以某种方式记录当整数转换为太小而无法容纳它的有符号类型时，它们将如何确定使用什么值。它没有具体说明此类文件将采用的形式。符合标准的实现的文档可以在可读的打印中指定值将被截断并扩展二进制补码符号，然后在不可能的小字体中指定“......除非在一个月的第五个星期二编译程序，在这种情况下范围转换将产生值 24601"。当然，此类文档的帮助不大，但标准本身并不关心“实施质量”问题。

在实践中，以除 100% 一致截断和补码符号扩展之外的任何方式定义行为的实现极为罕见；如果事实上 100% 的符合 C99 和 C11 的用于生产代码的实现默认以这种方式工作，我不会感到特别惊讶。不幸的是，<limits.h> 和任何其他标准标头都没有定义任何实现可以表明它们遵循基本通用约定的方法。

可以肯定的是，期望通用行为的代码不太可能被任何符合标准的编译器的行为所绊倒。然而，编译器可能会提供一种不一致的模式是合理的，因为这可以使某些类型的代码更有效率。例如，给定：

int32_t x,i;
int16_t *p;
...
x = ++p[i];

如果int 大于16 位，则在代码执行前p[i] 为32767 时将定义行为。增量将产生-32768，该值将以实现定义的方式转换为int16_t（除非实现记录其他内容，否则保证产生-32768），然后该值将存储到x和p[i].

在像 ARM 这样总是使用 32 位进行算术运算的处理器上，截断存储到 p[i] 的值不会花费任何成本，但截断写入 x 的值需要一条指令（或者，对于某些较旧的 ARM 型号，两条指令）。在这种情况下允许x 接收+32768 将提高此类处理器的效率。这样的选项不会影响大多数程序的行为，但如果标准定义了一种方法，依赖于行为的代码可以通过该方法来表达，例如

#ifdef __STDC_UNUSUAL_INT_TRUNCATION
#error This code relies upon truncating integer type conversions
#endif

以便那些将受到影响的程序可以防止在这种模式下意外编译。目前标准还没有定义任何这样的测试宏。

【讨论】：