左移溢出

Question

我有一个简单的程序，我有一些用于位操作的宏。

其中一个宏转换为以下

unsigned long val = 1 << 0x1f;

在这里，我得到输出为

val = 0xffffffff80000000;

我知道它是某种int溢出。我对最终结果的部分感到困惑。为什么结果出来是我得到的？

（我确实理解这里因为某种原因，1被视为int，而当左移使得它为负int。但我对于类型转换感到困惑。）

Answer 1

1是签名的整数，因此在溢出的情况下，它是未定义的行为。

根据标准（强调我的）：

  

E1 << E2的结果是E1左移E2位位置;腾出的位充满了   零。如果E1具有无符号类型，则结果的值为E1 × 2E2，减少模数   比结果类型中可表示的最大值多一个。如果E1已签名   类型和非负值， E1 × 2E2可在结果类型中表示，那就是   结果价值; 否则，行为未定义。

相反，请尝试unsigned long值1ul：

unsigned long val = 1ul << 0x1f

  

（我确实理解这里因为某种原因，1被视为int，当左移使得它成为负数。但是我对于类型转换感到困惑。）

如果符号位设置为1，实际上可能会发生这种情况。（但是，再一次，根据标准， UB 。）

然而，让我们考虑一个法律案例（我使用short和int，因为int和long在我的系统上具有相同的大小）：< / p>

                        // on my system
short int s = SHRT_MIN; // 0x8000
unsigned int i = s;     // 0xffff8000

标准的以下部分澄清了它：

  

6.3.1.3有符号和无符号整数

     

当具有整数类型的值转换为除_Bool以外的另一个整数类型时，if   该值可以用新类型表示，不变。

     

否则，如果新类型是无符号的，则通过重复添加或转换该值   减去一个可以在新类型中表示的最大值   直到该值在新类型的范围内

（如果我解释正确），因为我们无法在无符号类型中表示负值，我们将UINT_MAX + 1添加到SHRT_MIN（用纯数学术语，不考虑溢出）：

UINT_MAX + 1 + SHRT_MIN // 0xffff8000