static_cast<unsigned>(signed) 与 std::bit_cast<unsigned>(signed) 之间有区别吗？答案

【问题标题】：Is there difference between static_cast<unsigned>(signed) vs std::bit_cast<unsigned>(signed)?static_cast<unsigned>(signed) 与 std::bit_cast<unsigned>(signed) 之间有区别吗？
【发布时间】：2020-04-08 16:44:09
【问题描述】：

再次，关于 C++ 和有符号 -> 无符号（相同大小）转换/转换。

C++ 标准 4.7/2 规定：

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 2n，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）。]

好的，在二进制补码表示中static_cast 和std::bit_cast 产生相同的位模式。

static_cast<unsigned>(signed) 是否有任何理由更改一个补码或有符号幅度表示中的位模式？

由于“模 2^n ...”，static_cast<unsigned>(signed) 可能总是以位模式产生二进制补码表示（与 unsigned x = -1 总是产生 111..1 位模式相同）？

【问题讨论】：

bit_cast 仅在 C++20 中可用。而且，在 C++20 中，唯一允许的整数表示是二进制补码。我不明白你的问题“static_cast(signed) 有什么理由改变一个补码或有符号幅度表示中的位模式吗？”。您是在问，为什么标准要求模 2^n 行为？因为，在模 2^n 中，非二进制补码的位模式可以改变。我认为强制模 2^n 行为是有意义的，因为它将在平台之间保持一致。
@geza 是的，bit_cast 是 c++20 功能，但假设它之前可用。问题是： static_cast(signed) 在一个补码或有符号幅度的情况下如何改变位模式，为什么？
嗯，这很简单。假设数字-1。在一个的补码中，它具有1111 1110 的表示。如果将其转换为无符号，根据取模规则，数值应变为 255。但 255 的表示形式为 1111 1111。所以表示已经改变了。
@geza 谢谢！这是否正确： static_cast(signed) 为任何有符号数生成二进制补码位模式，除了负零（对于非二进制补码表示）？
是的，我认为这是真的。

标签： c++

【解决方案1】：

使用一个补码，您会遇到偏移量为 -1 的问题：

在一个常数（-1）内，个数的补码表现得像二进制加法的原始数字的负数。然而，不同于二进制补码，这些数字没有得到广泛使用，因为的问题，例如 -1 的偏移量，否定零会导致明显的负零位模式，算术不太简单借贷等。

例如，用static_cast 转换one's complement 中的“-0”（与8 位中的无符号255 具有相同的位模式），在转换为无符号时应导致“0”跟随在题。这需要对位进行更改。

【讨论】：

如果 static_cast 在一个补码表示中从有符号 -0 和 +0 变为无符号将产生相同的位模式（比如零位），它是否违反“与源整数一致”的要求（是否正确将 'congruent' 解释为 'bijection' 或至少在这种情况下是 'surjection'）？