是否保证 std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)？

Question

How to use correctly the return value from std::cin.get() and std::cin.peek()?的问题让我想知道是否可以保证

std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)

对于所有有效的char 值c。

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这出现在很多地方。例如istream::peek 调用streambuf::sgetc，它使用to_int_type 将char 值转换为int_type。现在，std::cin.peek() == '\n'真的意味着下一个字符是\n吗？

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这是我的分析。快来收集[char.traits.require]和[char.traits.specializations.char]的碎片吧：

1. 对于每个int 值e，to_char_type(e) 返回

   • c，如果​eq_­int_­type(e, ​to_­int_­type(c))为一些c；

   • 其他一些未指定的值。

2. 对于每对 int 值 e 和 f，eq_­int_­type(e, f) 返回

   • eq(c, d)，如果e == to_int_type(c) 和f == to_int_type(d) 用于某些c 和d；

   • true, 如果e == eof() 和f == eof();

   • false, 如果e == eof() xor f == eof();

   • 否则未指定。

3. eof() 返回一个值 e 使得 !eq_int_type(e, to_int_type(c)) 对应所有 c。

4. eq(c, d) iff (unsigned char) c == (unsigned char) d.

现在，考虑这个假设的实现：（语法简化）

//          char: [-128, 127]
// unsigned char: [0, 255]
//           int: [-2^31, 2^31-1]

#define EOF INT_MIN

char to_char_type(int e) {
    return char(e - 1);
}

int to_int_type(char c) {
    return int(c) + 1;
}

bool eq(char c, char d) {
    return c == d;
}

bool eq_int_type(int c, int d) {
    return c == d;
}

int eof() {
    return EOF;
}

注意

• （属性1）从unsigned char 到int 的转换是保值的；

• （属性 2）从 char 到 unsigned char 的转换是双射的。

现在让我们验证要求：

1. 对于每个int 值e，如果​eq_­int_­type(e, ​to_­int_­type(c)) 对于某些c，则e == int(c) + 1。因此，to_char_type(e) == char(int(c)) == c。

2. 对于每对int 值e 和f，如果e == to_int_type(c) 和f == to_int_type(d) 对于某些c 和d，那么eq_int_type(e, f) iff int(c) + 1 == int(d) + 1 iff @98765 (按属性 1)。 EOF 案例也很容易验证。

3. 对于每个char 值c，int(c) >= -128，所以int(c) + 1 != EOF。因此，!eq_int_type(eof(), to_int_type(c))。

4. 对于每对 char 值 c 和 d，eq(c, d) iff (unsigned char) c == (unsigned char d)（按属性 2）。

这是否意味着这个实现符合要求，因此std::cin.peek() == '\n' 没有做它应该做的事情？我在分析中遗漏了什么吗？

Answer 1

这是否意味着这个实现符合要求，因此 std::cin.peek() == '\n' 没有做它应该做的事情？

我同意你的分析。这无法保证。

看来您必须使用eq_­int_­type(std::cin.peek(), ​to_­int_­type('\n')) 来保证正确的结果。

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附：由于INT_MIN - 1 中的签名溢出，您的​to_­char_­type(EOF) 具有未定义的行为。当然，在这种情况下该值未指定，但您仍然不能拥有 UB。这将是有效的：

char to_char_type(int e) {
    return e == EOF
         ? 0 // doesn't matter
         : char(e - 1);
}

to_int_type 在 int 和 char 大小相同的系统上会有 UB，以防 c == INT_MAX，但您已经排除了那些具有假设大小的系统。