Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

unsigned u = 10;

int i = -42;

std::cout << i + i << std::endl; // выводит -84

std::cout << u + i << std::endl; // при 32-битовом int,

// выводит 4294967264

Во втором выражении, прежде чем будет осуществлено сложение, значение -42типа intпреобразуется в значение типа unsigned. Преобразование отрицательного числа в тип unsignedпроисходит точно так же, как и при попытке присвоить это отрицательное значение объекту типа unsigned. Произойдет "обращение значения" (wrap around), как было описано выше.

При вычитании значения из беззнакового объекта, независимо от того, один или оба операнда являются беззнаковыми, следует быть уверенным том, что результат не окажется отрицательным:

unsigned u1 = 42, u2 = 10;

std::cout << u1 - u2 << std::endl; // ok: результат 32

std::cout << u2 - u1 << std::endl; // ok: но с обращением значения

Тот факт, что беззнаковый объект не может быть меньше нуля, влияет на способы написания циклов. Например, в упражнениях раздела 1.4.1 (стр. 39) следовало написать цикл, который использовал оператор декремента для вывода чисел от 10до 0. Написанный вами цикл, вероятно, выглядел примерно так:

for (int i = 10; i >= 0; --i)

std::cout << i << std::endl;

Казалось бы, этот цикл можно переписать, используя тип unsigned. В конце концов, мы не планируем выводить отрицательные числа. Однако это простое изменение типа приведет к тому, что цикл никогда не закончится:

// ОШИБКА: u никогда не сможет стать меньше 0; условие

// навсегда останется истинным

for (unsigned u = 10; u >= 0; --u)

std::cout << u << std::endl;

Рассмотрим, что будет, когда uстанет равно 0. На этой итерации отображается значение 0, а затем выполняется выражение цикла for. Это выражение, --u, вычитает 1из u. Результат, -1, недопустим для беззнаковой переменной. Как и любое другое значение, не попадающее в диапазон допустимых, это будет преобразовано в беззнаковое значение. При 32-разрядном типе intрезультат выражения --uпри u равном 0составит 4294967295.

Исправить этот код можно, заменив цикл forциклом while, поскольку последний осуществляет декремент прежде (а не после) отображения значения:

unsigned u = 11; // начать цикл с элемента на один больше

// первого, подлежащего отображению

while (u > 0) {

--u; // сначала декремент, чтобы последняя итерация отобразила 0

std::cout << u << std::endl;

}

Цикл начинается с декремента значения управляющей переменной цикла. В начале последней итерации переменная uбудет иметь значение 1, а после декремента мы отобразим значение 0. При последующей проверке условия цикла whileзначением переменной uбудет 0, и цикл завершится. Поскольку декремент осуществляется сначала, переменную uследует инициализировать значением на единицу больше первого подлежащего отображению значения. Следовательно, чтобы первым отображаемым значением было 10, переменную uинициализируем значением 11.

Выражения, в которых смешаны знаковые и беззнаковые типы, могут приводить к удивительным результатам, когда знаковое значение оказывается негативным. Важно не забывать, что знаковые значения автоматически преобразовываются в беззнаковые. Например, в таком выражении, как a * b, если асодержит значение -1, a bзначение 1и обе переменные имеют тип int, ожидается результат -1. Но если переменная аимеет тип int, а переменная b— тип unsigned, то значение этого выражения будет зависеть от количества битов, занимаемых типом intна данной машине. На нашей машине результатом этого выражения оказалось 4294967295.

Упражнение 2.3. Каков будет вывод следующего кода?

unsigned u = 10, u2 = 42;

std::cout << u2 - u << std::endl;

std::cout << u - u2 << std::endl;

int i = 10, i2 = 42;

std::cout << i2 - i << std::endl;

std::cout << i - i2 << std::endl;

std::cout << i - u << std::endl;

std::cout << u - i << std::endl;

Упражнение 2.4. Напишите программу для проверки правильности ответов. При неправильных ответах изучите этот раздел еще раз.

Такое значение, как 42, в коде программы называется литералом (literal), поскольку его значение самоочевидно. У каждого литерала есть тип, определяемый его формой и значением.

Целочисленный литерал может быть в десятичной, восьмеричной или шестнадцатеричной форме. Целочисленные литералы, начинающиеся с нуля ( 0), интерпретируются как восьмеричные, а начинающиеся с 0xили 0X— как шестнадцатеричные. Например, значение 20можно записать любым из трех следующих способов.

20 // десятичная форма

024 // восьмеричная форма

0x14 // шестнадцатеричная форма

Тип целочисленного литерала зависит от его значения и формы. По умолчанию десятичные литералы считаются знаковыми, а восьмеричные и шестнадцатеричные литералы могут быть знаковыми или беззнаковыми. Для десятичного литерала принимается наименьший тип, int, long, или long long, подходящий для его значения (т.е. первый подходящий в этом списке). Для восьмеричных и шестнадцатеричных литералов принимается наименьший тип, int, unsigned int, long, unsigned long, long longили unsigned long long, подходящий для значения литерала. Не следует использовать литерал, значение которого слишком велико для наибольшего соответствующего типа. Нет литералов типа short. Как можно заметить в табл. 2.2, значения по умолчанию можно переопределить при помощи суффикса.

Хотя целочисленные литералы могут иметь знаковый тип, с технической точки зрения значение десятичного литерала никогда не бывает отрицательным числом. Если написать нечто, выглядящее как отрицательный десятичный литерал, например -42, то знак "минус" не будет частью литерала. Знак "минус" — это оператор, который инвертирует знак своего операнда (литерала).

Литералы с плавающей запятой включают либо десятичную точку, либо экспоненту, определенную при помощи экспоненциального представления. Экспонента в экспоненциальном представлении обозначается символом Eили е:

3.14159 3.14159Е0 0. 0e0 .001

По умолчанию литералы с плавающей запятой имеют тип double. Используя представленные в табл. 2.2 суффиксы, тип умолчанию можно переопределить.