Dlaczego 1 << 31 zmieniono tak, aby był definiowany przez implementację w C++ 14?

Question

We wszystkich wersjach C i C++, przed 2014 pisania

1 << (CHAR_BIT * sizeof(int) - 1) 

spowodowane nieokreśloną problem, ponieważ lewy biegów jest określona jako równoważne kolejnych mnożenie przez 2, a przesunięcie to powoduje ze znakiem przepełnienia:

Wynik E1 << E2 jest E1 przesunięty w lewo E2 pozycje bitowe; puste bity są wypełnione zerami. [...] Jeśli E1 ma podpisany typ i wartość nieujemną, i E1 × 2 ^E2 jest reprezentowalne w typie wyniku, to jest wynikową wartością; inaczej, zachowanie jest niezdefiniowane.

Jednak w C++ 14 tekst zmienił się << ale nie do mnożenia:

Wartość E1 << E2 jest E1 lewo przesunięty E2 pozycje bitów; wolne bity są wypełnione zerami. [...] Poza tym, jeśli ma E1 podpisaną rodzaj i wartości nieujemne i E1 x 2 ^E2 się przedstawić w odpowiadające unsigned typu wynik, to wartość przekształca się typ wyniku, jest wartością wynikową; w przeciwnym razie zachowanie jest niezdefiniowane.

zachowanie jest takie same, jak dla wykorzystania zakresem przypisania podpisanych typu, czyli objęte [conv.integral]/3:

Jeżeli typ docelowy jest podpisaniu wartość jest niezmieniona, jeśli może być reprezentowana w typie docelowym (i szerokości pola bitowego); w przeciwnym razie, wartość jest zdefiniowana przez implementację.

Oznacza to, że nadal nie jest przenośny, aby napisać 1 << 31 (w systemie z 32-bitową wersją). Dlaczego ta zmiana została wprowadzona w C++ 14?

Answer 1

istotną kwestią jest CWG 1457, gdzie uzasadnienie jest, że zmiana pozwala 1 << 31 być stosowane w stałych wyrażeniach:

Obecne brzmienie 5,8 [expr.shift] pkt 2 sprawia, że ​​zachowanie się niezdefiniowany utwórz najbardziej ujemną liczbę całkowitą danego typu przez przesuwając lewą stronę (podpis) 1 do bitu znaku, nawet jeśli nie jest to niezaprzeczalnie wykonane i działa poprawnie w większości architektur (dwójki-dopełnienie):

... jeżeli E1 ma podpisany typ i wartość nieujemną, a E1 * 2 ^E2 jest reprezentowana w typie wyniku, to jest wynikowa wartość; w przeciwnym razie zachowanie jest niezdefiniowane.

W rezultacie, ta technika nie mogą być stosowane w stałej ekspresji, co złamie dużej ilości kodu.

Wyrażenia stałe nie mogą zawierać niezdefiniowanych zachowań, co oznacza, że ​​użycie wyrażenia zawierającego UB w kontekście wymagającym stałego wyrażenia powoduje, że program jest źle sformułowany. libstdC++ 's numeric_limits::min, na przykład, once failed to compile in clang z tego powodu.