char_traits<char>::eof() 在 sizeof(int) == 1 的平台中如何编码？

Question

我在 C++ 标准中找到了这些摘录（引自 N4687，但它可能永远存在）：

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[字符.特征.typedefs]

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对于某个字符容器类型char_type，相关的容器类型INT_T应该是能够表示相应char_type值转换的所有有效字符的类型或类，以及文件结束值eof()。

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[人物特征要求]

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表达：X::eof()

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类型：X::int_type

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返回： 一个e适用X::eq_int_type(e,X::to_int_type(c))于false所有 value 的值c。

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表达：X::eq_int_type(e,f)

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类型：bool

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返回：对于所有c和d，X::eq(c,d)等于X::eq_int_type(X::to_int_type(c), X::to_int_type(d))(...)

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c并d表示类型 的值CharT；(...); e并f表示类型的值X::int_type

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[char.traits.specializations.char]

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using char_type = char;\nusing int_type = int;\n

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[基础.基础]

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Plain char、signed char、 和unsigned char是三种不同的类型，统称为窄字符类型。(...) A char、 asigned char和 anunsigned char占用相同的存储量并具有相同的对齐要求 (...) 对于窄字符类型，对象表示的所有位都参与值表示。(...) 对于无符号窄字符类型，值表示的每个可能的位模式都代表一个不同的数字。

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有五种标准有符号整数类型： \xe2\x80\x9c signed char\xe2\x80\x9d、\xe2\x80\x9c short int\xe2\x80\x9d、\xe2\x80\x9c int\xe2\x80\x9d、\xe2\ x80\x9c long int\xe2\x80\x9d 和 \xe2\x80\x9c long long int\xe2\x80\x9d。在此列表中，每种类型至少提供与其前面的列表一样多的存储空间。

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sizeof(int) == 1我在周围的文字中没有发现任何阻碍。这显然不是大多数现代平台的情况，其中是 4 或 8，但在cppreferencesizeof(int)中明确用作示例：

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注意：这允许极端情况，其中字节大小为 64 位，所有类型（包括 char）都是 64 位宽，并且 sizeof 对每种类型返回 1。

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问题

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如果int与 一样大char，则标准不会为前者的任何对象表示留下太多空间，这些空间将与后者的所有值（通过 ）进行比较，只留下一些极端情况（例如存在于但映射到into_int_type中的负零）不太可能在硬件中有效实现。此外，对于P0907，它似乎甚至不允许任何两个不同的位串表示相同的值，从而迫使它具有 2^(bitsize) 不同的值，并且关闭每个可能的漏洞。signed charINT_MINintsigned charint

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在这样的平台上，如何才能符合要求呢std::char_traits<char>？我们是否有此类平台的真实示例以及相应的实现？

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Answer 1

例如，假设我们有一个平台，其中char是签名的且长度为 32 位，并且int也是。使用以下定义可以满足所有要求，其中X是std::char_traits<char>：

• X::eq和X::eq_int是简单的相等比较；
• X::to_char_type返回其参数的值；
• X::eof返回 -1，并且
• X::to_int_type(c)是c，除非c是 -1，在这种情况下它是 -2。

-1 到 -2 的映射保证X::eq_int_type(X::eof(), X::to_int_type(c))对所有 都是 false ，这是根据 C++20 表 69 的c要求。X::eof

这可能对应于一种实现，其中 -1 和 -2 （甚至可能是所有负数）是“无效”字符值，即，它们存储在 a 中是完全合法的char，但从文件读取永远不会产生 a具有这样的值的字节。当然，只要您愿意接受无法区分“下一个字符是 -1”和“”的事实，就没有什么可以阻止您编写产生此类“无效”值的自定义流缓冲区。我们已经到了流的尽头”。

此实现的唯一可能问题是要求X::to_char_type(e)它等于

如果对某些人来说c，X::eq_int_type(e,X::to_int_type(c))是true; c其他一些未指定的值。

这可以理解为暗示如果c存在这样的东西，那么它是独一无二的。当为 -2 时，就会违反这一点e，因为c这里可能是 -1 或 -2。

如果我们假设需要唯一性，那么我认为没有任何可能的解决方案。