C++标准是否保证std::basic_string::npos + 1 == 0？

Question

我希望消除算法中的特殊情况，为此我想确保std :: string :: npos + 1 等于 0 。

在我测试过的所有实现中都是正确的，并且在标准中搜索后，我发现了以下内容：

namespace std {
  template<class charT, class traits = char_traits<charT>,
    class Allocator = allocator<charT> >
  class basic_string {
    // ...
    typedef typename allocator_traits<Allocator>::size_type size_type;
    // ...
    static const size_type npos = -1;
    ...
  };
}

allocator_traits<Allocator>::size_type 被定义为一个无符号整数类型。

因此，我想知道，对于无符号整数类型T，(static_cast<T>(-1)) + 1 是否总是返回 0？

- dottedmag

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numeric_limits<T>::max是什么？ - Neil Kirk

在C++11中，您可以使用static_assert (std::string::npos + 1 == 0, "bizarre string::npos")语句。 - Basile Starynkevitch

@NeilKirk 我从另一个算法中收到了npos，所以如果pos == npos，我想要折叠t = std::string()的情况，否则返回s.substr(0, pos + 1)。 - dottedmag

可能是的，但编译器会将其优化为无效代码，这对下一个要处理你的代码的人类程序员来说是一个有用的提醒。 - Basile Starynkevitch

@BasileStarynkevitch 非常好的观点，谢谢。 - dottedmag

Answer 1

不，给无符号整数类型的最大值加一并不能保证得到零。

如果`size_type`被定义为`unsigned short`，而`int`比`unsigned short`更宽，你的加法的左操作数将被转换为右操作数，并且您依赖于在左操作数的类型中执行加法。

更糟糕的是，但这极少发生，如果`unsigned short`的值位与`int`恰好相同，则加法将溢出并导致未定义的行为。

然而，您可以添加`1U`，并将加法的结果转换回`T`。这应该在常见实现上生成完全相同的代码，但对于所有实现都保证有效。

- user743382

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如果 sizeof(std::string::size_type) >= sizeof(int)，则升级将为 unsigned 并且行为是有保证的。第三段 更糟糕的是，但是…… 是不正确的。 - David Rodríguez - dribeas

那是一个特殊情况，适用于小于 int 大小的尺寸。 - M.M

要准确地说，如果std::string::size_type的最大值大于int的最大值。是的，在这种情况下，加法将保证计算为零。至于“更糟糕的是”部分，有什么不正确的地方吗？（请记住，符号位不算作值位之一。我谈论的是一个实现，其中USHORT_MAX == INT_MAX，正如我所指出的那样，这非常不可能，但完全有效。） - user743382