在 C++11 中，根据 en.cppreference.com ,

For signed and non-negative a, the value of a << b is a * 2^b if it is representable in the return type, otherwise the behavior is undefined.

我的理解是，因为 255 * 2²⁴ 不是 表示为 int32_t ，评价(int32_t) 255 << 24 产生未定义的行为。那是对的吗？这可以吗 编译器依赖？如果重要的话，这是一个 IP16 环境。

背景:这来自an argument I am having与 arduino.stackexchange.com 上的用户。在他看来，“没有什么 对此根本没有定义”:

you notice that much of the bit shifting is "implementation defined". So you cannot quote chapter-and-verse from the specs. You have to go to the GCC documentation since that is the only place that can tell you what actually happens. gnu.org/software/gnu-c-manual/gnu-c-manual.html#Bit-Shifting - it's only "undefined" for a negative shift value.

编辑:从目前的答案来看，我对 C++11 标准 是正确的。那么我的问题的关键部分是 此表达式调用 gcc 中的未定义行为。正如达夫马克所说 在他的评论中，我问“GCC，一个实现，是否定义了一个 行为，即使它没有被语言标准定义。

从我链接到的 gcc 手册来看，它似乎确实被定义了， 虽然我觉得这本手册的措辞听起来更像是教程 而不是“语言法”。来自 PSkocik 的回答(以及凯恩对此的评论 答案)，它反而看起来是未定义的。所以我还是有疑问。

我想我的梦想是在一些 gcc 中有一个明确的声明 说明 1) gcc 没有定义任何行为的文档 在标准中明确未定义，或者 2) gcc 确实定义了这个 来自版本 XX.XX 的行为并 promise 在所有版本中保持它的定义 后续版本。

编辑 2:PSkocik 删除了他的答案，我觉得这很不幸，因为 它提供了有趣的信息。从他的回答来看，凯恩对 答案和我自己的实验:

1. (int32_t)255<<24使用 clang 编译时会产生运行时错误 和 -fsanitize=undefined
2. 即使使用 g++，相同的代码也不会产生错误 -fsanitize=undefined
3. (int32_t)256<<24编译时确实会出现运行时错误 g++ -std=c++11 -fsanitize=undefined

第 2 点与 gcc 的解释一致，在 C++11 模式下， 比标准更广泛地定义左移。根据第 3 点， 这个定义可能只是 C++14 的定义。然而，第3点是 与the referenced manual 的想法不一致是一个 << 的完整定义在 gcc(C++11 模式)中，正如该手册提供的那样 没有暗示 (int32_t)256<<24可以是未定义的。

最佳答案

这随着时间的推移而改变，并且有充分的理由，所以让我们回顾一下历史。请注意，在所有情况下，只需执行 static_cast<int>(255u << 24)一直是定义的行为。也许只是这样做并回避所有问题。

原文C++11措辞是:

The value of E1 << E2 is E1 left-shifted E2 bit positions; vacated bits are zero-filled. If E1 has an unsigned type, the value of the result is E1×2<sup>E2</sup>, reduced modulo one more than the maximum value representable in the result type. Otherwise, if E1 has a signed type and non-negative value, and E1×2E2 is representable in the result type, then that is the resulting value; otherwise, the behavior is undefined.

255 << 24在 C++11 中是未定义的行为，因为结果值无法表示为 32 位有符号整数，它太大了。

这种未定义的行为会导致一些问题，因为 constexpr 必须诊断未定义的行为 - 因此一些常见的设置值的方法会导致硬错误。因此 CWG 1457 :

The current wording of 8.8 [expr.shift] paragraph 2 makes it undefined behavior to create the most-negative integer of a given type by left-shifting a (signed) 1 into the sign bit, even though this is not uncommonly done and works correctly on the majority of (twos-complement) architectures [...] As a result, this technique cannot be used in a constant expression, which will break a significant amount of code.

这是针对 C++11 的缺陷。从技术上讲，符合标准的 C++11 编译器将实现所有缺陷报告，因此可以正确地说，在 C++11 中，这不是未定义的行为； 255 << 24 的行为在 C++11 中被定义为 -16777216 .

缺陷后的写法可见C++14 :

The value of E1 << E2 is E1 left-shifted E2 bit positions; vacated bits are zero-filled. If E1 has an unsigned type, the value of the result is E1×2<sup>E2</sup>, reduced modulo one more than the maximum value representable in the result type. Otherwise, if E1 has a signed type and non-negative value, and E1×2<sup>E2</sup> is representable in the corresponding unsigned type of the result type, then that value, converted to the result type, is the resulting value; otherwise, the behavior is undefined.

C++17 中的措辞/行为没有变化。

但对于 C++20，由于 Signed Integers are Two's Complement (及其 wording paper )，写法是 greatly simplified :

The value of E1 << E2 is the unique value congruent to E1×2<sup>E2</sup> modulo 2<sup>N</sup>, where N is the range exponent of the type of the result.

255 << 24仍然在 C++20 中定义了行为(具有相同的结果值)，只是我们如何到达那里的规范变得简单得多，因为语言不必解决有符号整数的表示是实现定义的。

关于c++ - (int32_t) 255 << 24 是 gcc (C++11) 中的未定义行为吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/53813553/