从无符号到有符号的较小类型的位移是否可移植？

Question

我有一个无符号短（在目标平台上是 16 位）
它包含两个 8 位有符号值，一个在低字节，一个在高字节。

#include <vector>
#include <iostream>
int main() {
    unsigned short a = 0xE00E;
    signed char b = a & 0xFF;
    signed char c = ((a >> 8) & 0xFF);
    std::cout << (int)b << std::endl;
    std::cout << (int)c << std::endl;

}

这是可移植的，还是我依赖​​于平台相关的行为？
在所有主要编译器（gcc、msvc、clang）上，结果都是 14 和 -32，这是预期的输出。

Answer 1

免责声明：我不是语言律师

这是可移植的，还是我依赖​​于平台相关的行为？

由于没有指定版本，我使用了最后的草案。

那么我们需要检查什么：

1. unsigned short 能否容纳 0xE00E 以及 signed char 能否容纳 8 位？
2. 如何a & 0xFF 和 ((a >> 8) & 0xFF) 转换为 signed char？
3. signed char 如何转换为 int？

1. unsigned long可以容纳0xE00E吗？

Type             | Minimum width 

signed char        8    
short int          16
int                16
long int           32
long long int      64

来源：https://eel.is/c++draft/basic.fundamental

2. 如何a & 0xFF 和 ((a >> 8) & 0xFF) 转换为 signed char？

特别是，算术运算符不接受小于 int 的类型作为参数，并且会自动应用积分提升

如果 unsigned char 或 unsigned Short 可以保存其整个值范围，则可以将其转换为 int，否则可以转换为 unsigned int；

来源：https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_conversion< /a> 积分提升

AFAIU，在a & 0xFF、a 可以是 int 或 unsigned int。

如果 sizeof(unsigned Short) == sizeof(int) a 将是一个 unsigned int 和一个
否则。

如果类型相同，则该类型为公共类型。

如果无符号类型的转换等级大于或等于有符号类型的等级，则有符号类型的操作数将隐式转换为无符号类型。

来源：https://en.cppreference.com/w/c/language/conversion< /a> 常用算术转换

现在我们需要从 int 或 unsigned int 转换为 signed char

否则，结果是与源整数模 2N 一致的目标类型的唯一值，其中 N 是目标类型的宽度。

来源：https://eel.is/c++draft/conv.integral# 3

注意：在 C++20 之前是实现定义的（来源 https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_conversion）

以及负号的内存表示：

无符号整数类型与相应的有符号整数类型具有相同的对象表示、值表示和对齐要求 ([basic.align])。
对于有符号整数类型的每个值 x，与 x 模 2N 同余的相应无符号整数类型的值在其值表示中具有相同的对应位值。
[示例 1：有符号整数类型的值 -1 与相应无符号类型的最大值具有相同的表示形式。
-结束示例]

来源：https://eel.is/c++draft/ basic.fundamental#3

一切都好。

signed char b = a & 0xFF;
signed char c = ((a >> 8) & 0xFF);

已定义以及您的期望。

3、signed char如何转化为int？

这是 https://eel.is/c++draft/conv.integral#3再次。并且它不会修改该值。

结论

从无符号到有符号的较小类型的位移是否可移植？

在 C++20 中

是

在 C++20 之前

无符号到有符号的转换是实现定义的。为了防止这种情况发生，我们需要

static_assert(sizeof(unsigned short) < sizeof(int));

并且代码是完全可移植的。