布尔类型的左移和右移操作

Question

我试图理解算术移位运算符与积分提升的确切工作原理。特别是，我想知道在C++14标准中哪些值 a，b，c，d，e，f，g，h 是完全定义的，哪些可以取决于平台/硬件/编译器（假设sizeof(int) == 4）。

int a = true << 3;
int b = true >> 3;

int c = true << 3U;
int d = true >> 3U;

int e = true << 31;
int f = true >> 31;

int g = true << 31U;
int h = true >> 31U;

- Vincent

---

可能是重复问题：在C中使用位运算符进行布尔运算 - Thomas Matthews

@ThomasMatthews，你链接的问题根本没有讨论位移。 - Winter

Answer 1

来自 [expr.shift]:

结果的类型与左操作数一样。如果右操作数为负数，或大于等于左操作数的位长度，则行为未定义。

bool 左移的结果类型始终为 int，无论右边是什么。我们从不左移至少 32 或负数，所以在所有方面都没问题。

对于左移 (E1 << E2):

否则，如果 E1 具有带符号类型和非负值，并且 E1×2^E2 可以用结果类型的相应无符号类型表示，则该值转换为结果类型后即为结果值；否则，行为未定义。

1×2³¹ 可以用 unsigned int 表示，而这是我们进行的最大左移操作，因此在所有方面都没问题。

对于右移 (E1 >> E2):

如果 E1 具有带符号类型和负值，则结果值由实现定义。

E1 永远不会为负数，所以也没有任何未定义或实现定义的行为。

- Barry

Answer 2

以下主要是对Barry的回答进行补充，明确解释了左移和右移的规则。

至少在C++11中，bool类型的整数提升会将false转换为0，将true转换为1：4.5 Integral promotions [conv.prom] § 6

bool类型的prvalue可以转换为int类型的prvalue，其中false变为零，true变为一。

因此，在原始示例中，b、d、f和h都将获得0值，a和c都将获得8值：直到这里只有完全定义的行为。

但是，e和g将接收无符号值0x80000000，因此如果将其分配给无符号int变量，则可以正常使用，但是您正在使用带符号32位整数。因此，您会得到一个整数转换：4.7 Integral conversions [conv.integral] §3

如果目标类型是有符号的，并且该值可以在目标类型中表示，则该值保持不变；否则，该值由实现定义。

而无符号的0x80000000在有符号的64位整数中不能表示，因此e和g的结果为实现定义。

- Serge Ballesta