为什么在 C/C++ 中不能用常量替换变量？

Question

这是一个非常简单的 C/C++ 代码，这让我感到惊讶，因为它没有给出相同的结果。

float f = -123.123f;
unsigned u1 = -123.123f;
unsigned u2 = f;
printf("%d %d\n", u1, u2); // 0 -123
printf("%u %u\n", u1, u2); // 0 4294967173

输出给出：

float f = -123.123f;
unsigned u1 = -123.123f;
unsigned u2 = f;
printf("%d %d\n", u1, u2); // 0 -123
printf("%u %u\n", u1, u2); // 0 4294967173

为什么结果不会一样呢？

这是令人担忧的，因为具有相同含义的符号在语言中无法替换。

我在programiz.com 网站上使用C++ 编译器测试了该示例。

我预计结果是相同的。

谢谢您的回答，让我们忘记打印部分。可以理解，它是未定义的，因此各个值可能会有所不同。

Answer 1

C 标准未定义将小于或等于 \xe2\x88\x921 的浮点数转换为无符号整数类型的行为。C 2018 6.3.1.4 1 说：

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当实浮点类型的有限值转换为除 之外的整数类型时_Bool，小数部分将被丢弃（即该值被截断为零）。如果整数部分的值不能用整数类型表示，则行为未定义。

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因此，对于-123.123f，小数部分将被丢弃，留下 \xe2\x88\x92123。那么整数部分 \xe2\x88\x92123 无法用无符号类型表示，因此未定义行为。

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在大多数无符号类型的运算中，数学结果以模 2 ^w进行包装，其中w是无符号类型的宽度（以位为单位）。例如，unsigned u = 0u - 123u;orunsigned u = -123;都会包装数字并产生定义的结果（对于 16 位，这将是 65,536 \xe2\x88\x92 123 = 65,413 ，unsigned int对于 32 位，这将是 4,294,967,296 \xe2\x88\x92 123 = 4,294,967,173 unsigned int） 。对于浮点转换，C 标准并未规定会发生这种换行。行为未定义。

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在您的特定情况下可能发生的情况是，在编译时，编译器使用自己的代码来生成一些结果，以将浮点数转换为unsigned，并且此代码生成零，而对于从变量的转换，编译器生成执行转换的处理器指令，该处理器指令生成与 \xe2\x88\x92123 （两个 \xe2\x80\x99 补码）或 4,294,967,173 （无符号）相对应的位。然后，当这些位被发送到printf用 打印时%d，它将这些位的解释打印为int，产生 \xe2\x80\x9c-123\xe2\x80\x9d 的输出。（这是进一步未定义的行为，%d不应与 an 一起使用unsigned int，并且 C 标准没有定义这种不匹配会发生什么情况。但是，将 的位解释unsigned int为 anint是很常见的。）

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