Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

• Если объекту знакового типа присваивается значение не из его диапазона, результат оказывается не определен . В результате программа может сработать нормально, а может и отказать или задействовать неверное значение.

Результатом неопределенного поведения являются такие ошибки, которые компилятор не обязан (а иногда и не в состоянии) обнаруживать. Даже если код компилируется, то программа с неопределенным выражением все равно ошибочна.

К сожалению, программы, характеризующиеся неопределенным поведением на некоторых компиляторах и при некоторых обстоятельствах, могут работать вполне нормально, не проявляя проблему. Но нет никаких гарантий, что та же программа, откомпилированная на другом компиляторе или даже на следующей версии данного компилятора, продолжит работать правильно. Нет даже гарантий того, что, нормально работая с одним набором данных, она будет нормально работать с другим.

Аналогично в программах нельзя полагаться на машинно-зависимое поведение. Не стоит, например, надеяться на то, что переменная типа intимеет фиксированный, заранее известный размер. Такие программы называют непереносимыми (nonportable). При переносе такой программы на другую машину любой полагающийся на машинно-зависимое поведение код, вероятней всего, сработает неправильно, поэтому его придется искать и исправлять. Поиск подобных проблем в ранее нормально работавшей программе, мягко говоря, не самая приятная работа.

Компилятор применяет эти преобразования типов при использовании значений одного арифметического типа там, где ожидается значение другого арифметического типа. Например, при использовании значения, отличного от логического в условии, арифметическое значение преобразуется в тип boolтаким же образом, как при присвоении арифметического значения переменной типа bool:

int i = 42;

if (i) // условие рассматривается как истинное

i = 0;

При значении 0условие будет ложным, а при всех остальных (отличных от нуля) — истинным.

К тому же при использовании значения типа boolв арифметическом выражении оно всегда преобразуется в 0или 1. В результате применение логического значения в арифметическом выражении является неправильным.

Выражения, задействующие беззнаковые типы

Хотя мы сами вряд ли преднамеренно присвоим отрицательное значение объекту беззнакового типа, мы можем (причем слишком легко) написать код, который сделает это неявно. Например, если использовать значения типа unsignedи intв арифметическом выражении, значения типа intобычно преобразуются в тип unsigned. Преобразование значения типа intв unsignedвыполняется таким же способом, как и при присвоении:

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