数字类型之间的 C++ 转换究竟是如何工作的？ [复制]答案

【问题标题】：How exactly does C++ casting between numeric types work? [duplicate]数字类型之间的 C++ 转换究竟是如何工作的？ [复制]
【发布时间】：2014-05-04 08:04:59
【问题描述】：

在我的代码中，我执行以下操作：

double a = 3.0;
uint64_t b = static_cast<uint64_t>(a);
double c = static_cast<double>(b);

有趣的是，只要 a 为正数，这正如我所期望的 (a == c)，但如果 a 为负数，c 最终会成为一个任意大的正数。（它一定是包裹在某个地方或什么地方。）

我的问题是：

为什么会这样？
为什么这段代码不违反严格的别名规则？

^{注意： double 和 uint64_t 在我的系统上大小相同。}

【问题讨论】：

标签： c++ casting double uint64

【解决方案1】：

严格的别名只对指针起作用。就像将double * 转换为uint64_t * 并通过该指针访问内存一样，因此您不必在这里担心。阅读What is the strict aliasing rule? 的优秀答案以获取更多信息。

对于转换，它会尝试将您的double 持有的值转换为uint64_t 可以表示的值。但是uint64_t 是无符号的，不能表示负值，因此在尝试转换负值（也就是过高且无法表示的正值）时，您会得到未定义的行为。在实践中，您可能会得到一些较高的正数，但您不应该依赖它。

C++ 标准 (N3797) 4.9 [conv.fpint]/1 说：

浮点类型的纯右值可以转换为整数类型。转换截断；也就是小数部分被丢弃。如果截断的值不能，则行为未定义在目标类型中表示。 [注：如果目的地类型为布尔型，见 4.12。 ——尾注]

Chris Dodd 在他的评论中所指的明确定义仅适用于整数转换，不适用于 double 到 uint64_t 的浮点转换。

有关更多信息，我还写了blog post。

【讨论】：

实际上，转换为无符号类型总是定义明确的——你总是会得到模 2^k 的值，其中 k 是无符号类型的大小（以位为单位）。将超出范围的值转换为有符号整数类型会给您一个未定义的值（但不是未定义的行为）

【解决方案2】：

uint64_t 表示 64 位 无符号 整数，因此当您转换为 uint64_t 时，如果该数字为负数，则会溢出，因为无符号整数无法存储负数。

用 int64_t 试试，它会按预期工作。

【讨论】：