左移溢出

Question

我有一个简单的程序，其中有一些用于位操作的宏。

其中一个宏转换为跟随

unsigned long val = 1 << 0x1f;

在这里，我得到的输出是 `

val = 0xffffffff80000000;

我知道这是某种 int 溢出。我对最终结果的部分感到困惑。为什么结果是我得到的结果？

（出于某种原因，我确实在这里理解 1 被视为 int 并且当左移使其成为负 int 时。但是我对类型转换感到困惑的部分。）

Answer 1

1 是一个 有符号 整数，所以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；空出的位被填充 零。如果E1 有无符号类型，则结果的值为E1 × 2E2，减少模 比结果类型中可表示的最大值大一。如果E1 有一个签名 类型和非负值，并且 E1 × 2E2 可以在结果类型中表示，那么就是 结果值； 否则，行为未定义。

改为尝试unsigned long 值1ul：

unsigned long val = 1ul << 0x1f

---

（出于某种原因，我确实理解这里 1 被视为 int 并且当左移使其成为负整数时。但是我对类型转换感到困惑的部分。）

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，它是 UB。）

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

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

标准的以下部分对此进行了澄清：

6.3.1.3 有符号和无符号整数

当整数类型的值被转换为_Bool以外的其他整数类型时，如果 该值可以用新类型表示，它是不变的。

否则，如果新类型是无符号的，则通过重复添加或转换值 比新类型可以表示的最大值减一 直到值在新类型的范围内

（如果我理解正确的话）因为我们不能以无符号类型表示负值，所以我们将 UINT_MAX + 1 添加到 SHRT_MIN（纯数学术语，不考虑溢出）：

UINT_MAX + 1 + SHRT_MIN // 0xffff8000