如何实现无符号 abs(int)？

Question

这似乎很简单，但我可能漏掉了什么，或者…没有办法做到？

第一次尝试：

unsigned abs(int value) { return value < 0 ? -value : value; }

不行，"-value"是未定义行为。这会被clang -fsanitize检测到，并且在激进的优化面前通常是不安全的（尽管我真的希望没有理智的编译器滥用这一点）。

好的。我们来转换成无符号数！

unsigned abs(int value) { return value < 0 ? -unsigned(value) : unsigned(value); }

不行，在MSVC中这会导致C4146警告。此外，由于在无符号值上定义了一元减，我认为这假定了有符号整数的二补码格式。

好的...

unsigned abs(int value) { return value < 0 ? ~unsigned(value) + 1 : unsigned(value); }

这似乎没有产生任何警告或未定义的行为，但当然仅适用于二补码整数。此外，它有点难以理解 - 需要一条注释来解释为什么不使用一些直截了当的东西...

是否真的可以实现上述功能而不触发UB或依赖于整数表示？在我对C失去所有剩余的希望之前，请告诉我答案是“是”。

- zeuxcg

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你是在将有符号整数转换为无符号整数，还是需要一个以unsigned int作为参数的abs函数？ - Thomas Matthews

0值代替负值怎么样？ unsigned abs(int value) { return value < 0 ? 0-value : value; } - Alex Lop.

由于INT_MIN是一个边界情况，您可以直接明确处理它。这使得您可以清楚地处理该边界情况。 - chris

等等，所以你不满意-value是因为在无限精度数学中，-INT_MIN比INT_MAX更大（因此会导致未定义行为）。但是在这种情况下，你希望abs(INT_MIN)的结果是什么？在我看来，你应该选择第一种选项并接受abs(INT_MIN)是未定义行为，或者你应该抛出某种异常。 - Chris Beck

@n.m.，不！请仔细阅读问题和std::abs的文档。 - zeuxcg

Answer 1

正确的方法是#2，但为了消除MSVC的警告，需要应用一种解决方法：

unsigned abs(int value) { return value < 0 ? 0 - unsigned(value) : unsigned(value); }

这是正确的原因在于，有符号到无符号的转换被定义为将2^N+v返回给负v; 对于无符号整数的一元减运算被定义为2^N-v; 因此，无论有符号整数的表示如何，该代码都可以正常地返回绝对值。

- zeuxcg

Answer 2

如果-value可能导致未定义的行为，则应该将其定义明确：

unsigned abs(int value) { return value < 0 ? 0-value : value; }

- Alex Lop.