1 << 31 产生错误，“'<<' 表达式的结果未定义”答案

【问题标题】：1 << 31 produces the error, "The result of the '<<' expression is undefined"1 << 31 产生错误，“'<<' 表达式的结果未定义”
【发布时间】：2014-10-11 21:47:26
【问题描述】：

如果我在 32 位平台上将值声明为 int 类型并执行以下操作：

int32_t mask;
mask = 1 << 31: // produces 2147483648 (or 0x80000000)

有人能帮我理解为什么上面的行会产生警告吗：

The result of the '<<' expression is undefined

【问题讨论】：

哪个编译器，哪个语言，哪个版本的标准？这是在 C++14 中实现定义的，在所有其他版本的 C 和 C++ 中未定义。
@jww 怎么是重复的？得分最高的答案明确指出“未定义 32 或更多的班次”。这大约是 31 次。在这种情况下，答案是 int32_t 是 signed long int 的 typedef 这一事实使它成为一个相同的问题，因为它已签名。
尝试以下操作来消除警告：mask = (int32_t)(1UL << 31);
@Niels - 阅读问题和答案。这种转变导致这个问题和引用的重复项都发生了符号变化。但你是对的......引用的问题应该说“超过31......”。
另见Why does (1 << 31) >> 31 result in -1?

标签： c++ c

【解决方案1】：

2³¹ 在从 -2³¹ 到 (2³¹-1) 的 int32_t 中无法表示。这是 C11 和 C++11 中未定义的行为，在 C++14 中是实现定义的。

C11 §6.5.7/p4（引用 N1570）：

E1 << E2 的结果是E1 左移E2 位位置；空出的位用零填充。 [...] 如果E1 具有签名类型和非负值，E1 × 2^E2 可以表示为结果类型，那就是结果值；否则，行为未定义。

N3337 §5.8 [expr.shift]/p2 中的 C++11 规则几乎相同。由于 2³¹ 不可表示，因此行为未定义。

C++14 §5.8 [expr.shift]/p2（引用 N3936；另见 CWG issue 1457）：

E1 << E2的值是E1左移E2位位置；空出的位用零填充。 [...] 否则，如果 E1 有一个签名类型和非负值，E1×2^E2是可表示的在结果类型的相应无符号类型中，则 value，转换为结果类型，就是结果值；否则，行为未定义。

由于 2³¹ 可以用无符号 32 位 int 表示，因此定义了行为并将结果 2³¹ 转换为 int32_t；此转换是根据 §4.7 [conv.integral]/p3 实现定义的。在使用二进制补码的典型系统中，您会得到 -2³¹。

【讨论】：

这必须是未定义/实现定义的一个原因是，当计算为带符号的 32 位 int 时，一个补码和二进制补码硬件将为表达式 1 en.wikipedia.org/wiki/Ones%27_complement
所有整数溢出实现都是在 C++14 中定义的，还是只是这种情况？
int32_t 是精确宽度类型。 C11 7.20.1.1 1 “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。...”。所以我仍然坚持int32_t 有一个固定的范围。如果系统不支持“宽度 N、无填充位和二进制补码表示”，则不支持int32_t。
@chux 实际上，即使对于 2 的补码，C 标准也允许符号位 1 和全值位零作为陷阱表示 (6.2.6.2/2)。所以我相信拥有一个具有二进制补码表示但仍然具有范围 (-2^31 + 1) - (2^31 - 1) 的 int32_t 是合法的，通常是 -2^31一个陷阱表示。
@chux 很有趣，所以他们暗中禁止 intN_t 使用陷阱表示。