如何制作考虑 2 补码的小有符号整数文字？

Question

我一直在尝试为

<cstdint>

类型制作有符号文字简写，例如 u8、u16 等...

我开发了这样的功能：

constexpr std::int8_t operator "" _i8(unsigned long long int value){
    unsigned long long int mask = 0xEF;
    if(value && mask == value){
        return static_cast<std::int8_t>(value);
    }else{
        throw std::out_of_range("");
    }
}

然后我抬头发现

-

实际上不是字面值的一部分。这对我来说意味着上面的代码（如果它包含 128，现在不包含）实际上对于 -128 无法正常工作。

当我在 godbolt 中尝试这个时

#include <type_traits> 
#include <iostream> 
#include <cstdint> 
#include <bitset> 


int main(){

    std::cout << std::bitset<8>(static_cast<std::int8_t>(128)) << std::endl; 
    std::cout << static_cast<std::int32_t>(static_cast<std::int8_t>(128)) << std::endl; 
    std::cout << static_cast<std::int32_t>(static_cast<std::int8_t>(-128)) << std::endl; 
    std::cout << static_cast<std::int32_t>(-static_cast<std::int8_t>(128)) << std::endl; 
    return 0; 
}

我得到

10000000

、

-128

、

-128

和

128

从技术上讲，使用 128 可以在上面的示例中工作，它只会强制输出上的值为 -128，但是当他们（正确地）添加负数时，它将变成 128，而不是 int8_t。我希望 128 上没有负数错误，并且 128 上没有负数错误。

我考虑过创建某种临时对象，并为其重载

-

，并隐式转换，但即使这样，它也无法在模板函数中正常工作，因此一元 - 运算符必须返回基本类型，如果值是 128 或不是 128，我会以某种方式返回打开的基本类型，但我认为这是不可能的。

我基本上希望以下工作能够发挥作用：

template<typename T> 
foo(const T& bar, const T& baz); 

foo(127_i8, std::int8_t(32));
foo(-128_i8, std::int8_t(32));

这不起作用：

foo(128_i8, std::int8_t(32));

Answer 1

即使对于 C++20，现在要求有符号整数是二进制补码，这也是不可能的，因为不存在负整数文字这样的东西。这意味着模仿负整数文字始终是一个两步过程。如果不首先创建

-128_i8

，就无法创建

128_i8

，并且在这一点（第一步），不知道稍后是否会对其应用某种否定操作。

所以，虽然我们可以做类似this的事情来使

static_assert(-128_i8 == -128);

编译成功。

// note: this example assumes that the implementation defined
//   truncation does the right thing
#include <cstdint>

struct [[nodiscard]] i8 {
    [[nodiscard]]
    consteval auto operator-() const noexcept -> i8
    { return {static_cast<std::int8_t>(-n)}; }

    [[nodiscard]]
    consteval operator std::int8_t() const noexcept
    { return n; }

    std::int8_t n;
};

[[nodiscard]]
consteval auto operator""  _i8(unsigned long long int n) noexcept -> i8
{ return {static_cast<std::int8_t>(n)}; }

static_assert(-128_i8 == -128);
static_assert((128_i8).operator-() == -128);

在创建用户定义文字时，仍然无法区分

128_i8

和

-128_i8

。我们在这里能做的最好的事情就是匹配底层整数类型的截断行为。

static_assert(-128_i8 == 128_i8);
static_assert(static_cast<std::int8_t>(-128) == static_cast<std::int8_t>(128));