负数字字符串（例如“-10”）到无符号短

Question

代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <algorithm>
using std::cerr;
using std::cout;
using std::stringstream;
using std::string;
using std::for_each;

void convert(const string& a_value)
{
    unsigned short i;
    if (stringstream(a_value) >> i)
        cout << a_value << " converted to " << i << ".\n";
    else
        cerr << a_value << " failed to convert.\n";
}

int main()
{
    string inputs[] = { "abc", "10", "999999999999999999999", "-10", "0" };
    for_each(inputs, inputs + (sizeof(inputs)/sizeof(inputs[0])), convert);
    return 0;
}

Visual Studio 编译器（v7、v8、v9、v10）的输出：

abc 转换失败。 10 转换为 10。 999999999999999999999 转换失败。 -10 转换为 65526。 0 转换为 0。

g++ 的输出（v4.1.2，v4.3.4）：

abc 转换失败。 10 转换为 10。 999999999999999999999 转换失败。 -10 转换失败。 0 转换为 0。

我预计 "-10" 无法转换为 unsigned short 但它在 VC 编译器中成功。这是一个：

• VC 编译器中的错误？
• GNU 编译器中的错误，我的预期不正确？
• 实现定义的行为？

Answer 1

答案取决于您使用的 C++ 版本。 C++03 和 之前要求输入符合sscanf 所做的（在此处使用 "%hi" 输入说明符），sscanf 将一个整数值读入 a（有符号）短，没有溢出检测；结果是 分配（隐式转换）给您的unsigned short。 C++11 需要相当于调用strtoull，这不允许 - 符号，并且在溢出的情况下需要错误（未定义 sscanf 中的行为，因此是 C++03)。

在实践中，C++03 的所有合理实现都检查了 过低，并且在这种情况下的“未定义行为”对应于 现在需要。另一方面，他们要求 接受现在（逻辑上）禁止的减号。

编辑（更正）： 在重读strtoull 的要求时，我发现它确实需要接受减号。因此，尽管看起来很愚蠢，但该标准确实需要输入无符号整数类型才能接受减号。 （还要注意strtoull 的行为取决于全局 C 语言环境，这可能会接受其他可能性。）

编辑（进一步澄清）： 正如 ectamur 指出的那样，这应该是一个错误（在 C++11 中），因为(unsigned long long)( -10 ) 太大而无法在unsigned short 中表示。另一方面，在 C++03 之前它仍然是未定义的行为（这可能是 VC++ 所遵循的——所以无论他们做什么都是“正确的”）。

Answer 2

g++ 是正确的。无符号整数类型的算术提取器在 27.7.2.2.2p1 中定义为取决于num_get<>； 22.4.2.1.2p3 声明：

第 3 阶段：在第 2 阶段（字段）中累积的 chars 序列通过 [...] 的规则转换为数值 — 对于无符号整数值，函数 strtoull。

并且存储的数字应该是

— 可表示的最正值，如果该字段表示的值太大而无法在 val 中表示。 ios_base::failbit 分配给err。

在strtoull的操作上，C++顺从C，尝试用strtoull转换负号字段的结果有点不清楚；它声明“转换产生的值被否定（在返回类型中）”，这对于unsigned long long 将导致符号换行（到ULONGLONG_MAX - 10 + 1）。

所以strtoull 返回的值太大而无法在unsigned short 中表示，而num_get 需要存储USHORT_MAX 并设置失败位。

另一方面，22.4.2.1.2p3 也指出存储的数字应该是（我强调）：

——如果字段表示的值太大而无法在val 中表示，则可以表示的最大负值或为零。 ios_base::failbit 分配给err。

这个子句的出现表明strtoull的规则对于带负号的字段不严格遵守；在这种解释下，num_get 需要存储0 并设置失败位。

在任何一种情况下，转换都需要失败。