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MaximPro
Asked:2020-03-02 12:23:05 +0000 UTC2020-03-02 12:23:05 +0000 UTC

signed int 与 unsigned int（未定义行为情况）

  • 772

简而言之，我感兴趣的是：每种类型的未定义行为的数量和示例。

c++

2 个回答

  1. Best Answer

    • 对类型执行算术运算时溢出signed int会导致未定义的行为。

    • 对象表示signed int都可以unsigned int包含填充位，即 不参与值形成但执行辅助功能或根本不使用的位。填充位值的组合可能不正确，即 形成所谓的陷阱表示。尝试访问陷阱表示会导致未定义的行为。（例如，整数类型的对象表示可能包含奇偶校验位。）

      但是，该语言保证将整数类型对象表示的所有位设置为0（包括填充位）不能创建陷阱表示，但始终会产生正确表示的整数值0。从实用的角度来看，这意味着memset(..., 0, ...)和calloc保证为任何整数类型形成正确的空值。

    • 如果结果值不在目标类型的范围内，将浮点或指针值转换为任何整数类型会导致未定义的行为。

    • 基于前向或后向代码的实现signed int可以自由禁止使用负零，即 将负零的表示视为陷阱表示。在这种情况下，访问负零的表示会导致未定义的行为。

    • 基于二进制补码signed int的实现有权禁止1在符号位中使用表示 c 和0在所有有效位中使用 c，即 将此表示视为陷阱表示。在这种情况下，访问此类视图会导致未定义的行为。（换句话说，在 16 位signed int中，该值-32768可以是“禁止的”。）

    • 10

  2. 我将在 C++ 语言中添加更多未定义行为和实现定义行为的示例，这不仅在处理整数时会发生，而且在相关情况下（例如，指针算术）也会发生。

    位移位（在下文中，结果类型是经过整数提升的左操作数的类型）。( [表达式转换] 8.5.7 )

    • 如果右移操作数为负，则大于或等于提升后的左操作数 UB 的位长度。

    • 如果负号值向左移动 - UB。

    • 如果一个非负有符号值E1左移E2一位并且该值E1 * (2^E2) 不能用与结果类型对应的无符号整数类型表示，则 UB。

    • 如果一个非负有符号值E1左移E2一位，并且该值E1 * (2^E2) 可以用结果类型对应的无符号整数类型表示，但不能用结果类型表示，则将该值E1 * (2^E2)转换为结果类型。这种转换的结果是实现定义的。

    • 如果负号值向右移动，则结果值是实现定义的。

    • 如果陷阱表示是由于某些按位运算（不仅仅是移位）而生成的，则该按位运算的行为是未定义的。(C 6.2.6.2/4)

    指针算术。( [expr.add] 8.5.6 )

    • 如果一个表达式P指向元素x[i]数组x的一个n元素，则表达式P + J和J + P(where )仅当 if时J指向j一个元素，否则为 UB。x[i + j]0 <= i + j <= n

    • 表达式仅在 if时P - J引用元素，否则 UB。x[i - j]0 <= i - j <= n

    • 如果表达式P指向x[i]array的一个元素x，并且 expressionQ指向x[j]同一数组的一个元素，则表达式的结果P - Q等于i - jtype的有符号整数值std::ptrdiff_t。如果P和Q指向不同数组的元素 - UB。如果数值i - j不能按类型表示std::ptrdiff_t - UB。语言标准参照C语言标准定义了一个类型的取值范围std::ptrdiff_t，根据该标准，该类型必须包含该范围内的所有值[-65535, 65535]。该标准不要求std::ptrdiff_t所有类型的值size_t。（[cstdint.syn] 21.4.1，C 7.20.3/2）

    指针。

    • 当某个内存区域的生命周期结束时，那么所有指向该内存区域任何部分的指针都将变为无效（invalid pointer value）。在这样的指针处取消引用或释放内存 - UB。( [basic.stc]6.6.4/4 )

    • 任何其他使用无效指针值的后果是实现定义的。特别是，该标准明确指出，程序在执行以下代码 ( [basic.stc] 6.6.4 35)时崩溃是正常行为： 

      int *p1, *p2;
p1 = new int;
delete p1;
p2 = p1; //system-generated runtime fault;

    • 如果指向对象类型T1的指针被强制转换为指向对象类型的指针，并且不满足T2该类型的对齐要求，则生成的指针值是未指定的。T2我相信，特别是，它可能会变成一个无效的指针值，并带来所有后果。( [expr.reinterpret.cast] 8.5.1.10/7 , [expr.static.cast] 8.5.1.9/13 )

    好吧，如果我们谈论未定义的行为，那么如何不提以下几点：

    自然地，给出的示例远非未定义、实现定义和未指定行为的完整列表:)

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