Насколько переносится литье -1 в неподписанный тип?

Question

На другой день, I came across эта конструкция:

static_cast<size_type>(-1) 

в некотором примере кода C++, который, вероятно, (в зависимости от деталей, где size_type от), чтобы быть эквивалентно следующему C:

(size_t)(-1) 

Как я понимаю, он работает на основе того, что представление -1 в двухпараметрической арифметике равно 11111...1, для такого количества бит, как у вас есть, так что это быстрый способ получить максимальное значение, size_t может удержать. Тем не менее, я понимаю, что C не гарантирует, что будет использоваться двойной набор; если реализация C использует свое дополнение, это будет на 1 меньше максимального значения, и если оно использует знаковое значение, оно будет чуть более половины максимального значения.

Есть ли какая-то морщинка, которая мне не хватает, что гарантирует, что это работает правильно, независимо от того, используется ли выражение целых чисел? Различия между C и C++ (многие удивительные вещи)?

Answer 1

Требования к беззнаковой арифметике гарантируют, что приведение -1 к неподписанному типу приведет к наибольшему числу возможных для целевого типа. C99, §6.2.5/9: «... результат, который не может быть представлен результирующим беззнаковым целочисленным типом, уменьшается по модулю по числу, которое больше, чем наибольшее значение, которое может быть представлено результирующим типом».

Это то же самое на языках C и C++ (в стандарте C++ аналогичная формулировка содержится в сноске 41 - это не нормативно, но объясняет другую формулировку).

Answer 2

Чтобы быть на «безопасной» стороне и сделать это «право» (C++) способ, стоит посмотреть на STL: значение

std::numeric_limits<size_t>::max() 

Answer 3

Если вы хотите, чтобы получить максимум (или минимум) определенного типа переносимым способом, лучше всего использовать стандартный класс numeric_limits следующим образом.

#include <limits> 

size_type max = std::numeric_limits<size_type>::max() 
size_type min = std::numeric_limits<size_type>::min() 

Я подозреваю, что некоторые реализации этих функций могут использовать бросок, который вы описываете как оптимальный для платформы способ получить минимальный/максимальный уровень.

Answer 4

«Как я понимаю, это работает на основании того, что представление -1 в двухпараметрической арифметике ...».

Нет, это не основано на этом факте. Это основано на стандартном требовании, что записанные значения, преобразованные в N-разрядный неподписанный тип, должны иметь значение без знака, которое «равно» оригиналу, подписанному по модулю 2^N.

Он должен работать таким образом, независимо от подписанного представления, используемого в реализации. В случае дополнения 2 это работает именно так, но для других представлений компилятору придется выполнить дополнительную работу, чтобы удовлетворить стандартное требование.