uint64_t 中的唯一值在 int64_t 中是否也是唯一的

Question

给定一个唯一的 (std::uint64_t 类型) 整数向量，如果我将 (std::uint64_t 类型) 向量转换为 (std::int64_t 类型) 整数向量，它会保证唯一吗？

像这样投射

std::vector<std::uint64_t> unsignedVec;
std::vector<std::int64_t> signedVec( unsignedVec.begin(), unsignedVec.end() );

Answer 1

会保证唯一吗？

形式上它是由实现定义的，但在任何合理的平台上它都应该是唯一的。

^{（特别是如果提供了int64_thas to be 2 的补码。）}

自 C++20 以来，它必须是唯一的。

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https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_conversion#Numeric_conversions

如果目标类型是有符号的，如果源整数可以在目标类型中表示，则值不会改变。 [否则结果是实现定义的（C++20 前）] [目标类型的唯一值等于源值模 2ⁿ 其中 n 是用于表示目标类型的位数。 (C++20 起)]。

Answer 2

使用signedVec 结尾的值

std::vector<std::int64_t> signedVec( unsignedVec.begin(), unsignedVec.end() );

如果unsignedVec 中的对应值大于std::int64_t 可以表示的值，则将在C++11 中实现定义。否则，值将相同[conv.integral]/3：

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。

注意：C++11 通过 [headers]/4 从 C99 继承 std::int64_t 的定义。 int64_t 在 C99 [7.18.1.1]/1 中指定为（强调我的；感谢 @Bob__ 指出这一点）：

typedef 名称intN_t 指定宽度为N、无填充位和二进制补码表示的有符号整数类型。

和[7.18.1.1]/3

这些类型是可选的。但是，如果实现提供了宽度为 8、16、32 或 64 位的整数类型，没有填充位，并且（对于有符号类型）具有二进制补码表示，则它应定义相应的 typedef 名称。

因此，虽然它在技术上仍然是实现定义的，但如果代码编译，这些值不太可能不唯一（只有在定义 std::int64_t 时才会如此，因为这是可选的）。由于int64_t 被指定为具有二进制补码表示，并且仅在实现支持该表示时才定义，因此转换以非预期方式表现将非常令人惊讶。我从来没有听说过一个编译器不会像预期的那样运行。此外，正如answer by @HolyBlackCat 中所指出的，从 C++20 [conv.integral]/3 开始需要所需的行为...

Answer 3

对于给定的代码，存在两种可能的情况：

• 原始向量unsignedVec 的所有元素都小于或等于std::numeric_limits<int64_t>::max()。在这种情况下，目标向量元素将与原始向量元素相同，并且将保留它们的所有属性。
• 原始向量中有大于std::numeric_limits<int64_t>::max() 的元素。在这种情况下，程序行为没有在标准中定义，由实现决定，任何事情都可能发生。