用提升解释整数比较

Question

我试图了解整数提升和比较在 C++ 应用程序中的工作原理。

#include <cstdint>

int main(void)
{
    uint32_t foo  = 20;
    uint8_t a = 2;
    uint8_t b = 1;
    uint8_t c = 5;

    if(foo == b*c) {}

    if(foo == a) {}

    if(foo == a + c) {}

    if(foo == a + b*c) {}

    return 0;
}

仅在最后一次比较时，我会收到编译器警告：“有符号和无符号整数表达式之间的比较 [-Wsign-compare]”。

为什么这只发生在最后一种情况，而其他情况没有？

Answer 1

由于操作数的类型不同，因此会进行一组隐式转换以达到通用类型。

对于二元运算符（移位除外），如果提升的操作数 有不同的类型，另外一组隐式转换是 应用，像往常一样被称为arithmetic conversions，目标是 产生通用类型（也可以通过 std::common_type 类型访问 特质）

因为这里的整数类型整数转换适用于：

• 如果任一操作数具有范围枚举类型，则不执行转换：另一个操作数和返回类型必须相同
  类型
  • 否则，如果任一操作数为 long double，则另一个操作数将转换为 long double
  • 否则，如果任一操作数为双精度，则另一个操作数将转换为双精度
  • 否则，如果任一操作数为浮点数，则将另一个操作数转换为浮点数
  • 否则，操作数为整数类型（因为bool、char、char8_t、char16_t、char32_t、wchar_t和无作用域枚举 在这一点上被提升）和积分转换是 应用来产生通用类型，如下：
  • 如果两个操作数都带符号或都无符号，则转换等级较低的操作数将转换为具有 更大的整数转换等级
  • 否则，如果无符号操作数的转换等级大于或等于有符号的转换等级 操作数，有符号操作数转换为无符号操作数
    操作数的类型。
  • 否则，如果有符号操作数的类型可以表示无符号操作数的所有值，则将无符号操作数转换为 有符号操作数的类型 否则，两个操作数都转换为 带符号操作数类型的无符号对应物。

同样的算术转换也适用于comparison operators。

从这一切可以得出结论，因为rhs 都是uint8_t，通用类型将是int，然后由于rhs 是uint32_t，== 运算符的通用类型将是uint32_t . 但由于某种原因，我不知道gcc 在 clang 进行最后一次转换时不要进行。请参阅godblot 中+ 运算符的gcc 类型转换@ 也可能发生警告是错误警告并且发生转换的情况，就像 + 操作员发生的那样。 看看clang如何看到最后一个if(cppinsights)：

if(foo == static_cast<unsigned int>(static_cast<int>(a) + (static_cast<int> 
(b) * static_cast<int>(c))))

更新：

我在两个编译器生成的程序集中找不到差异，我同意 @M.M 所以，IMO 这是一个 gcc 错误。

Answer 2

这是一个编译器“错误”。详细说明：

• 一般来说，有符号和无符号之间的比较依赖于实现定义的数量（类型的大小/范围）。例如，USHRT_MAX == -1 在常见的 16 位系统上为真，在常见的 32 位系统上为假。 “遗忘”的答案涉及到更多的技术细节。

• 您的所有代码示例都定义良好，并且在所有（符合标准的）系统上表现相同。

这个警告的意图是双重的：

1. 提醒您注意在其他系统上可能表现不同的代码。
2. 提醒您代码可能不符合编码人员的预期。

但是，一般来说。编译器的静态分析要理清第一种情况可不是一件简单的事，更不用说比较主观的第二种情况了。

IMO 对您的代码的警告是一个错误，因为代码定义明确，没有什么可警告的。

我个人不启用此警告：我熟悉有符号-无符号比较的规则，并且更愿意避免破坏我的代码以抑制警告。

走向相反的极端，有些人宁愿在他们的代码中避免所有有符号-无符号比较，即使它是明确定义的；他们会认为这是一个错误，编译器没有警告您的前三个代码示例。

GCC 倾向于在警告方面犯错，但他们处于无法取悦所有人的境地。