提问人：user16217248 提问时间：10/8/2023 最后编辑：user16217248 更新时间：10/9/2023 访问量：90
在 C 中使用有符号整数执行缩小类型转换的最安全、最明确的方法是什么？
What is the safest and most well-defined way to perform narrowing type conversions with signed integers in C?
问：
我读过： 当我在 C 中将 long int 分配给 int 时会发生什么？
int64_t x;
int32_t y;
y = (int32_t)x;
根据答案和 C 标准，如果我尝试将 a 赋值给 a，并且值不合适，则结果是实现定义的，或者会发出实现定义的信号。signed longsigned int
为了解决这种定义不明确的行为，我首先考虑使用无符号类型：
y = (int32_t)(uint32_t)(uint64_t)x;
但这也不行，因为与将较大的整数类型转换为较小的整数类型一样，将无符号整数转换为有符号整数将导致实现定义的值或信号（如果值不合适）。
我想以一种不调用实现定义行为的方式执行缩小转换，例如无符号到有符号或将较大的有符号整数转换为较小的整数，并且只会保留位表示形式（只要符号表示符合预期，这应该会给出非常可预测且定义良好的结果）。有什么方法可以用演员表做到这一点吗？我必须这样使用吗？union
union Cast {
int32_t i32;
int64_t i64;
};
y = ((union Cast){.i64 = x}).i32;
这甚至有效吗（即保证只包含与较低的 32 位完全相同的位模式）？作为最后的手段，必须使用，这会起作用吗？yxmemcpy()
编辑：事实证明，使用上述方法将不可移植，因为它是否获得上限或下 32 位取决于系统是大端还是小端。但是，如果我使用它：union
union Cast {
int32_t i;
uint32_t u;
};
y = ((union Cast){.u = (uint32_t)x}).i;
那会是便携式的吗？
注意：这个问题是出于好奇而提出的，而且很多时候，出于各种原因，我想安全地截断有符号整数的位。
答：
1赞
Eric Postpischil
10/9/2023
#1
我想执行缩小转换范围...在某种程度上......将简单地保留位表示（只要符号表示符合预期，这应该会给出非常可预测且定义良好的结果）。
嗯，这是在正确的轨道上，但它缺少一些东西：你没有说预期的标志表示。编写规范的一个专家提示是实际指定您想要的内容。
假设你想要 2 的补码，因为它是最流行的表示方案。等效地，给定一些整数 x，您要转换为有符号的 N 位整数格式，您希望结果 y 与 x 模 2N 一致，其中 −2 N−1 ≤ y < 2 N−1。
这些类型保证使用 2 的补码，并且没有填充位 （C 2018 7.20.1.1 1）。所以，如果你能把 x 的低位变成 ，你就完成了。（我还要注意的是，给定有符号整数类型及其对应的无符号整数类型，标准要求它们对应的值位表示相同的值，在 C 2018 6.2.6.2 2 中。intN_tintN_t
您不能依赖具有较宽类型的并集，因为 C 标准没有指定存储中字节的顺序，因此您不知道仅从 C 标准中可以识别较宽类型的哪些字节包含其较低的位。我们可以通过将值转换为第一个值来轻松解决这个问题。从无符号类型范围之外的整数到无符号类型的转换完全由 C 标准定义;它包裹模 2N，产生 [0， 2N] 的结果。uintN_t
在这里，我们执行该转换，并在复合文字中使用并集，以 2 的补码重新解释其结果：
(union { uintN_t u; intN_t i; }) {x} .i
虽然问题中没有提到 C++，但我会注意到 C++ 标准没有定义通过联合重新解释。另一种方法是复制字节：
uintN_t u = x;
intN_t i;
memcpy(&i, &u, sizeof i);
这两者都可移植到支持所需固定宽度类型的任何实现。
这也可以使用算术而不是重新解释字节来完成。假设我们正在从一些具有 M 位的更宽类型转换。首先，我们可以强制转换为以获得低位。然后我们可以调整位 N−1 表示的值：。这个答案解释了这个算术。uintN_t((uintN_t) x ^ ((intM_t) 1 << N-1)) - ((intM_t) 1 << N)
我们还可以使用：
uintN_t u = x;
intN_t i = u - (intM_t) u >> N-1 << N;
这个答案解释了这个算术。
评论
0赞
user16217248
10/9/2023
怎么样_Static_assert(-1==~0, "Not two's complement");
评论
y = (int32_t) (x & 0xffffffffllu)i32i64int32_tuint32_t