将双精度浮点数转换为无符号整数/字符。

Question

我在这里阅读到（此处）：

根据C99 §6.3.1.4脚注50的规定：

当整数类型的值转换为无符号类型时所执行的取余操作，在将实浮点类型的值转换为无符号类型时不需要执行。因此，可移植实浮点值的范围为（-1，Utype_MAX+1）。

现在，我对以下内容感兴趣（这次针对的是C++ 03！）：

double d1 = 257;
double d2 = -2;

unsigned char c1 = d1; // undefined, since d1 > 256
unsigned char c2 = d2; // undefined, since d2 < -1

并且

double d1 = 257;
double d2 = -2;

unsigned int i1 = d1; // defined, since d1 <= 2^32
unsigned int i2 = d2; // still undefined, right?

unsigned char c1 = i1; // defined, modulo 2^8, so c1 == 1

那么第一个c1和第二个c1不能保证比较相等，对吗？上面的引用是否也适用于C++03，还是有其他规则？

编辑：

为了使c2定义（对于-(2^31-1) <= d2 < 0），这样做是必要的吗？

double d2 = -2;
int sign = (d2<0 ? -1 : 1);

unsigned char c2 = sign * (int)abs(d2); // defined, c2 == 2^8-2 ?

- mb84

Answer 1

是的，同样的规则也适用于C++。（但是，我参考的是2010年的C++标准草案；C++ 2003已经过时了。此外，我使用的是N3092，而不是官方草案。）第4.9条第1段规定：“如果截断的值不能在目标类型中表示，则其行为未定义。”

无符号整数运算会进行取模运算；这个运算会对类型的最大值加1进行取模。然而，这只适用于类型内部的运算。从浮点数转换为无符号整数不属于这种情况。

您用于转换d2的代码似乎比必要的复杂。如果d2在int范围内，您可以简单地使用unsigned char c2 = (int) d2;。（尽管从int转换为unsigned int也不属于同类的无符号整数运算，但是该转换的规范确实说它被降低到与无符号整数算术相同的方式。）

- Eric Postpischil

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顺便提一下，这个措辞也在 [C++11: 4.9/1] 中完全相同（也在 n3690 中找到，那是去年五月的 C++1y 草案）。 - Lightness Races in Orbit

感谢回答。将 int 转换为 unsigned int 时，没有任何位重新排列的过程，对吧？而当 unsigned int 转换为 unsigned char 时，始终会丢弃高位比特，对吧？那么，如果 d 在 char 的范围内（例如 -2），则 unsigned char ca = (char)d 和 unsigned char cb = (int)d 总是相等的，对吧？ - mb84

关于“int”位布局，很少有保证，因为1s补码甚至可能是合法的（不确定，但在实际应用中影响很小）。 - Yakk - Adam Nevraumont