是否保证 std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)？

如何解决是否保证 std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)？

问题How to use correctly the return value from std::cin.get() and std::cin.peek()?让我怀疑是否可以保证

std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)

对于所有有效的 char 值 c。

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这出现在很多地方。例如，istream::peek 调用 streambuf::sgetc，它使用 to_int_type 将 char 值转换为 int_type。现在，std::cin.peek() == '\n' 真的意味着下一个字符是 \n 吗？

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这是我的分析。让我们从 [char.traits.require] 和 [char.traits.specializations.char] 收集碎片：

1. 对于每个 int 值 e，to_char_type(e) 返回

   • c，如果 ​eq_­int_­type(e,​to_­int_­type(c)) 对于某些 c;

   • 其他一些未指定的值。

2. 对于每对 int 值 e 和 f，eq_­int_­type(e,f) 返回

   • eq(c,d),if e == to_int_type(c) and f == to_int_type(d) for some c and d;

   • true，如果 e == eof() 和 f == eof();

   • false,if e == eof() xor f == eof();

   • 未指定。

3. eof() 返回一个值 e，使得所有 !eq_int_type(e,to_int_type(c)) 的 c。

4. eq(c,d) 仅当 (unsigned char) c == (unsigned char) d。

现在，考虑这个假设的实现：（语法简化）

//          char: [-128,127]
// unsigned char: [0,255]
//           int: [-2^31,2^31-1]

#define EOF INT_MIN

char to_char_type(int e) {
    return char(e - 1);
}

int to_int_type(char c) {
    return int(c) + 1;
}

bool eq(char c,char d) {
    return c == d;
}

bool eq_int_type(int c,int d) {
    return c == d;
}

int eof() {
    return EOF;
}

注意

• （性质 1）从 unsigned char 到 int 的转换是保值的；

• （性质 2）从 char 到 unsigned char 的转换是双射的。

现在让我们验证需求：

1. 对于每一个 int 值 e，如果 ​eq_­int_­type(e,​to_­int_­type(c)) 代表某个 c，那么 e == int(c) + 1。因此，to_char_type(e) == char(int(c)) == c。

2. 对于每对int值e和f，如果e == to_int_type(c)和f == to_int_type(d)对于某些c和{{ 1}}，然后 d iff eq_int_type(e,f) iff int(c) + 1 == int(d) + 1（根据属性 1）。 EOF 案例也很容易验证。

3. 对于每个 c == d 值 char，c，所以 int(c) >= -128。因此，int(c) + 1 != EOF。

4. 对于每对 !eq_int_type(eof(),to_int_type(c)) 值 char 和 c，d iff eq(c,d)（根据属性 2）。

这是否意味着这个实现是一致的，因此 (unsigned char) c == (unsigned char d) 没有做它应该做的事情？我的分析中是否遗漏了什么？

解决方法

这是否意味着这个实现是一致的，因此 std::cin.peek() == '\n' 没有做它应该做的事情？

我同意你的分析。这不能保证。

看来您必须使用 eq_­int_­type(std::cin.peek(),​to_­int_­type('\n')) 来保证正确的结果。

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附言由于 ​to_­char_­type(EOF) 中的签名溢出，您的 INT_MIN - 1 具有未定义的行为。当然，在这种情况下未指定该值，但您仍然不能拥有 UB。这将是有效的：

char to_char_type(int e) {
    return e == EOF
         ? 0 // doesn't matter
         : char(e - 1);
}

to_int_type 将在 int 和 char 大小相同的系统上使用 UB，以防万一c == INT_MAX，但您已经排除了那些具有假设大小的系统。