将int的所有字节设置为（unsigned char）0，保证代表零？

Question

  

_{这不是推荐做法（也不是未定义的行为）的问题，而是 c ++ -standard实际保证的内容将整数类型的所有字节都转换为(unsigned char)0的值。}

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问题

在下面的代码段中， if-statement 使用的表达式是否保证在c++11中被评估为 true ？

std::memset (
  reinterpret_cast<char*> (&a), // int a;
  (unsigned char)0,
  sizeof (int)
);

if (a == 0) {
  ...
}

通过阅读C99和C ++ 11标准中的引文（在本文中进一步说明），我们发现C99显式保证一个整数类型，所有位都设置为0将代表该类型中的值0。

我无法在C ++ 11标准中找到此保证。

• 没有这样的保证吗？
• 上一个代码段的结果是否真的是特定于实现的？

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在C99（ISO / IEC 9899：1999）

  

5.2.1.2/1多字节字符

     

所有位为零的字节应解释为空字符   独立于班次状态。这样的字节不应作为任何一部分出现   其他多字节字符。

  

6.2.6.2/1整数类型

     

任何填充位的值都未指定。 ^45）有效   （非陷阱）有符号整数类型的对象表示   符号位为零是对应的有效对象表示   无符号类型，并且应代表相同的值。

     

对于任何整数   类型，所有位为零的对象表示应为a   表示该类型的零值。

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在C ++ 11（ISO / IEC 14882：2011）

中

  

2.3 / 3字符集[lex.charset]

     

基本执行字符集和基本执行   宽字符集应各自包含基本的所有成员   源字符集，加上代表警报的控制字符，   退格和回车，再加上空字符（分别为   null宽字符），其表示具有全零位。

Answer 1

C ++ 11

我认为相关部分是

3.9.1 / 1在C ++ 11中

  

对于字符类型，对象表示的所有位都参与其中   在价值表示中。对于无符号字符类型，值表示的所有可能位模式表示数字。这些要求不适用于其他类型。

与3.9.1 / 7一起

  

整数类型的表示   应使用纯二进制计算系统定义值。

C11

6.2.6.2非常明确

  

对于unsigned char以外的无符号整数类型，对象的位   表示应分为两组：值位和填充位（需要   不是后者中的任何一个）。如果有N个值位，则每个位应表示不同的值   1和2之间的幂2 ^N-1 ，因此该类型的物体应具备能力   表示使用纯二进制表示从0到2 ^{N - 1} 的值;这应该是   称为价值表示。任何填充位的值都未指定。

     

对于有符号整数类型，对象表示的位应分为三个   groups：值位，填充位和符号位。不需要任何填充位;   signed char不应有任何填充位。应该只有一个符号位。   作为值位的每个位应具有与对象中相同位相同的值   相应无符号类型的表示（如果有符号中有M个值位）   无符号类型中的类型和N，则M≤N）。如果符号位为零，则不应影响结果值。如果符号位为1，则应在其中一个中修改该值   以下方式：

     

- 符号位0的相应值被否定（符号和幅度）;

     

- 符号位的值为 - （2 ^M ）（二进制补码）;

     

- 符号位的值为 - （2 ^{M - 1} ）（补码）。

     

其中哪一个适用于实现定义，以及符号位为1的值   并且所有值位为零（对于前两个），或者对于符号位和所有值位1（对于“补码”），是陷阱表示或正常值。在签名和   幅度和1'补码，如果这个表示是一个正常值，它被称为a   负零。

Summmary

我认为两种标准的意图相同。

• char，signed char和unsigned char所有位都参与了值

• 其他整数类型可能有填充位，它们不参与该值。其中的错误位模式可能意味着无效值。

• 解释是纯二进制表示，其定义在上面的C11引文中扩展。

可能不清楚的两件事：

• 可以-0（对于符号和幅度和_ones'补码）是C ++中的陷阱值

• 其中一个填充位是奇偶校验位（即如果我们确保填充位不被修改，我们可以修改表示）

我会保守，对两者都假设是。

Answer 2

是的，这是有保证的。

保证整数类型的所有字节/位都使该类型的实例具有零（0）的值，如下面提到的标准的片段所述。

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3.9.1 / 7基本类型

     

整数类型的同义词是整数类型。 的表示   整数类型应使用纯二进制计数定义值   系统 ⁴⁹

  

⁴⁹ _{使用二进制数字0和1的整数的位置表示，其中由连续位表示的值是加法的，以1开始，并乘以连续的积分幂2，除了位置最高的位置。 （改编自美国国家信息处理系统词典。）}

Answer 3

不。例如，标准中没有任何内容禁止基于偏差的表示，它只强制它是二进制的。

Answer 4

没有。我不相信它实际上有保证，但它相当含糊。

如果有一个C ++实现，其中所有位零不表示0，那么我会感到非常感到惊讶，但是我相信这样的实现可能符合（虽然有悖常理）。

让我们从考虑C99标准开始。 （是的，我知道，问题是关于C ++;请耐心等待。）它表示无符号整数类型的对象表示的位被分为两组：值位和填充位（不需要任何填充）比特，大多数实现都没有它们。值位构成纯二进制表示;填充位对该值没有贡献。填充位的某些组合可能会生成陷阱表示。

签名类型类似，添加了单个符号位。签名类型可以使用符号和幅度，或二进制补码或一个补码来表示 - 但同样，任何填充位都没有贡献对于该值，填充位的某些组合可以生成陷阱表示。

此描述不排除例如宽于char的整数类型可能具有必须始终为1的单个填充位的可能性;如果它为0，则表示陷阱。或者，也许更合理的是，它可能有奇数奇偶校验位。

在 C99标准出版后，第二份技术勘误表增加了以下句子，该句也出现在C11中。

  

对于任何整数类型，所有位都是的对象表示   零应该是该类型中零值的表示。

我要强调的是，这是作为规范性文本添加的，而非脚注，这表明（但未证明）委员会成员认为保证并未隐含在C99标准中。

（C90对于如何表示整数类型的具体要少得多。它没有提到填充位，陷阱表示或二进制补码等。我认为它给出的实现至少与C99一样灵活。）< / p>

因此从C99 TC2开始，C语言保证all-bits-zero对任何整数类型都表示为零。在C99和C90中，没有说明该保证。

那是C. C ++怎么样？

与旧的1990 C标准相比，2011 C ++标准似乎只提供了关于整数类型表示的更多特异性。它确实需要使用2的补码，1的补码或有符号的幅度来表示有符号的类型。它还需要一个“纯二进制计算系统”。它没有提到“陷阱表示”，也没有讨论填充位，除了在位域的上下文中。

因此，在C90和TC2之前的C99中，至少在理论上，所有位零都可以成为整数类型的陷阱表示。 C ++标准对整数类型的要求与C90和C99非常相似。它确实需要一个“纯二进制表示”，但我认为这适用于在C99中，只适用于值位;虽然C ++没有提到填充位，但它并没有禁止它们。

同样，这主要是理论上的兴趣（因此是“语言 - 律师”标签）。 C委员会可以自由地强制要求所有位零必须表示为零，因为所有实现已经满足它。这几乎肯定适用于C ++。