Question

在回答another question时，我最终试图证明将操作数强制转换为~运算符，但我无法想出一个不投出它会产生错误结果的场景。

我问这个澄清问题是为了能够清理其他问题，删除红色鲱鱼并保持最相关的信息完好无损。

问题在于我们要清除变量的两个最低位：

offset = offset & ~3;

这看起来很危险，因为无论~3是什么int都是offset，所以我们最终可能会掩盖不适合int＆＃39;的宽度。例如，如果int为32位宽且offset为64位宽类型，则可以想象此操作将丢失offset的32个最高有效位。

然而，在实践中，这种危险似乎并未表现出来。相反，即使~3未签名，offset的结果也会进行符号扩展以填充offset的宽度。

这种行为是否符合标准？我问，因为看起来这种行为可能依赖于特定的实现和/或硬件细节，但我希望能够根据语言标准推荐正确的代码。

如果我尝试删除最不重要的位，我可以使操作产生不希望的结果。这是因为~(1 << 31)的结果在二进制补码表示中的32位有符号整数中是正的（实际上是一个补码表示），因此对结果进行符号扩展将使所有高位未设置。

offset = offset & ~(1 << 31); // BZZT! Fragile!

在这种情况下，如果int为32位宽且offset属于更宽的类型，则此操作将清除所有高位。

但是，在另一个问题中提出的解决方案似乎并没有解决这个问题！

offset = offset & ~static_cast<decltype(offset)>(1 << 31); // BZZT! Fragile!

似乎1 << 31将在转换之前进行符号扩展，因此无论decltype(offset)是有符号还是无符号，此转换的结果都将设置所有更高的位，以便再次操作将清除所有这些位。

为了解决这个问题，我需要在扩展之前使数字无符号，方法是使整数文字无符号（1u << 31似乎有用）或将其强制转换为unsigned int：

offset = offset &
    ~static_cast<decltype(offset)>(
        static_cast<unsigned int>(
            1 << 31
        )
    );
// Now it finally looks like C++!

此更改使原始危险相关。当位掩码无符号时，通过将所有较高位设置为零来扩大反转位掩码，因此在反相之前获得正确的宽度非常重要。

这使我得出结论，有两种方法可以推荐清除某些位：

1：offset = offset & ~3;

优点：简短易读的代码。

缺点：我所知道的没有。但标准是否保证了这种行为？

2：offset = offset & ~static_cast<decltype(offset)>(3u);

优点：我理解这段代码的所有元素是如何工作的，而且我相信它的行为是由标准保证的。

缺点：它并没有完全滚动。

你们可以帮助我澄清选项1的行为是否得到保证，或者我是否必须推荐选项2？

Answer 1

在符号幅度表示中无效。在具有32位整数的表示中，~3为-0x7FFFFFFC。当它扩展到64位（带符号）时，将保留该值-0x7FFFFFFC。所以我们不会说在该系统中会发生符号扩展;并且你将错误地掩盖所有32位及更高位。

在两个补码中，我认为offset &= ~3始终有效。 ~3为-4，因此，无论64位类型是否已签名，您仍然会获得一个只有底部2位未设置的掩码。

但是，我个人试图避免编写它，因为当我稍后检查我的代码中的错误时，我将不得不再次讨论所有这些讨论！（以及一个更随意的程序员对这里的错综复杂有什么希望）。我只对无符号类型进行按位运算，以避免所有这些。

可以安全地自动加宽~3吗？

1 个答案: