从 long double 到 unsigned long long 的转换在 MSVC C++ 中似乎已损坏。编译器

Question

考虑以下代码：

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    long double test = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    cout << "1: " << test << endl;
    unsigned long long test2 = test;
    cout << "2: " << test2 << endl;
    cout << "3: " << (unsigned long long)test << endl;
    return 0;
}

使用 GCC g++ (7.5.0) 编译此代码并运行会按预期生成以下输出：

1: 1.84467e+19
2: 18446744073709551615
3: 18446744073709551615

但是，使用 Microsoft Visual C++ 编译器（16.8.31019.35，64 位和 32 位）编译此代码并运行产生以下输出：

1: 1.84467e+19
2: 9223372036854775808
3: 9223372036854775808

将值转换为 unsigned long long 时，MSVC 编译器不会给出大于（有符号）long 的最大值的值长。

我做错了什么吗？

我是否遇到了我不知道的编译器限制？

有谁知道这个问题的可能解决方法？

Answer 1

因为 MSVC long double 实际上只是一个 double（正如@drescherjm 在评论中指出的那样），它没有足够的精度来包含 0xFFFFFFFFFFFFFFFF 的精确值。当此值存储在 long double 中时，它会“四舍五入”为大于 0xFFFFFFFFFFFFFFFF 的值。当转换为 unsigned long long 时，这会导致未定义的行为。

Answer 2

您看到未定义的行为，因为正如注释中所指出的，long double 与 MSVC 中的 double 以及 的“转换”值相同0xFFFFFFFFFFFFFFFF（或 ULLONG_MAX）实际上被“舍入”为一个稍大（但显着）的值，如以下代码所示：

int main(int argc, char* argv[])
{
    long double test = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    cout << 0xFFFFFFFFFFFFFFFFuLL << endl;
    cout << fixed << setprecision(16) << endl;
    cout << test << endl;
    return 0;
}

输出：

18446744073709551615
18446744073709551616.0000000000000000

因此，当将该浮点值转换回 unsigned long long 时，您将违反 此 Microsoft 文档：

• 对于转换为 unsigned long 或 unsigned long long，转换为 out-of- 的结果范围值可以是除
  最高或最低可表示值。结果是否是
  哨兵或饱和值与否取决于编译器选项和
  目标架构。未来的编译器版本可能会返回饱和的
  或哨兵值。

通过切换到可在 Visual Studio 中使用的 clang-cl 编译器，可以进一步“验证”此 UB（因为需要一个更好的术语）。对于您的原始代码，这将为“2”和“3”输出行上的值提供0。

假设 clang (LLVM) 编译器不受上述“微软规则”的约束，我们可以依靠 C++ 标准：

7.10 浮点积分转换         [转换.fpint]

¹    浮点类型的纯右值
可以转换为整数类型的纯右值。转换
截断；也就是说，小数部分被丢弃。行为是
如果截断值无法在中表示，则为未定义
目的地类型。