大的负整数文字

Question

在 Visual Studio 2010 上以下程序

#include <iostream>
using std::cout;

int main()
{
    cout << -2147483646 << '\n';
    cout << -2147483647 << '\n';
    cout << -2147483648 << '\n';    // numeric_limits<int>::min()
    cout << -2147483649 << '\n';
    cout << -2147483650 << '\n';
    cout << "..." << '\n';
    cout << -4294967293 << '\n';
    cout << -4294967294 << '\n';
    cout << -4294967295 << '\n';    // -numeric_limits<unsigned int>::max()
    cout << -4294967296 << '\n';
    cout << -4294967297 << '\n';
}

生成以下输出

-2147483646
-2147483647
2147483648
2147483647
2147483646
...
3
2
1
-4294967296
-4294967297

发生了什么事？

这是标准行为还是 Visual Studio 错误？

编辑：正如一些人所指出的，没有负整数文字这样的东西。有关详细信息，请参阅下面的 Keith Thompson 的出色回答。

Answer 1

-2147483648，例如，不是整数文字；它是一个由应用于文字 2147483648 的一元 - 运算符组成的表达式。

在新的 C++ 2011 标准之前，C++ 不要求存在任何大于 32 位的类型（C++2011 添加了long long），因此文字2147483648 是不可移植的。

十进制整型字面量是以下类型中第一个适合其值的类型：

int
long int
long long int (new in C++ 2011)

请注意，它在标准 C++ 中绝不是无符号类型。在 1998 和 2003 版本的 C 标准（没有long long int）中，十进制整数文字太大而无法容纳long int 会导致未定义的行为。在 C++2011 中，如果十进制整数文字不适合 long long int，则程序是“格式错误的”。

但是 gcc（至少从 4.6.1 版开始，我拥有的最新版本）没有实现 C++2011 语义。文字 2147483648 不适合 32 位长度，至少在我的 32 位系统上被视为 unsigned long。 （这对 C++98 或 C++2003 来说很好；行为是未定义的，所以编译器可以做它喜欢的任何事情。）

所以给定一个典型的 32 位 2 的补码 int 类型，这样：

cout << -2147483647 << '\n';

获取int 值2147483647，将其取反，并打印与您期望的数学结果相匹配的结果。但是这个：

cout << -2147483648 << '\n';

（当使用 gcc 4.6.1 编译时）采用 long 或 unsigned long 值 2147483648，将其取反作为无符号整数，产生 2147483648，并打印出来。

正如其他人所提到的，您可以使用后缀来强制特定类型。

这是一个小程序，您可以使用它来展示您的编译器如何处理文字：

#include <iostream>
#include <climits>

const char *type_of(int)                { return "int"; }
const char *type_of(unsigned int)       { return "unsigned int"; }
const char *type_of(long)               { return "long"; }
const char *type_of(unsigned long)      { return "unsigned long"; }
const char *type_of(long long)          { return "long long"; }
const char *type_of(unsigned long long) { return "unsigned long long"; }

int main()
{
    std::cout << "int: " << INT_MIN << " .. " << INT_MAX << "\n";
    std::cout << "long: " << LONG_MIN << " .. " << LONG_MAX << "\n";
    std::cout << "long long: " << LLONG_MIN << " .. " << LLONG_MAX << "\n";

    std::cout << "2147483647 is of type " << type_of(2147483647) << "\n";
    std::cout << "2147483648 is of type " << type_of(2147483648) << "\n";
    std::cout << "-2147483647 is of type " << type_of(-2147483647) << "\n";
    std::cout << "-2147483648 is of type " << type_of(-2147483648) << "\n";
}

当我编译它时，我收到了一些警告：

lits.cpp:18:5: warning: this decimal constant is unsigned only in ISO C90
lits.cpp:20:5: warning: this decimal constant is unsigned only in ISO C90

以及以下输出，即使使用gcc -std=c++0x：

int: -2147483648 .. 2147483647
long: -2147483648 .. 2147483647
long long: -9223372036854775808 .. 9223372036854775807
2147483647 is of type int
2147483648 is of type unsigned long
-2147483647 is of type int
-2147483648 is of type unsigned long

我得到与 VS2010 相同的输出，至少在默认设置下。

Answer 2

当我在 GCC 中编译它时，我收到以下消息：

warning: this decimal constant is unsigned only in ISO C90 [enabled by default]

它发生在（包括）之后的每一行

cout << -2147483648 << '\n';    // numeric_limits<int>::min()

所以发生的事情是 Visual Studio 的编译器和 GCC 都允许我们编写这些文字，他们只是将它们视为标记为无符号。这解释了打印内容的行为，并且让我非常确信输出是正确的（假设我们在数字上放置了 u 后缀）。

我仍然觉得有趣的是-2147483648 不是一个有效的有符号整数文字，即使它是一个有效的有符号整数值。有人对此有什么想法吗？