c++ - 为什么 (18446744073709551615 == -1) 是真的？

Question

当我在处理 string::npos 时，我注意到了一些东西，但我在网上找不到任何解释。

(string::npos == ULONG_MAX)

和

(string::npos == -1)

是真的。

所以我尝试了这个:

(18446744073709551615 == -1)

这也是正确的。

这怎么可能？是因为二元对话吗？

Answer 1

18,446,744,073,709,551,615

提到的这个数字，18,446,744,073,709,551,615，实际上是 2^64 − 1。这里重要的是 2^64-1 本质上是基于 0 的 2^64。无符号整数的第一位是0，而不是1。所以如果最大值是1，它有两个可能的值:0，或者1 (2)。

我们看一下64位二进制的2^64 - 1，所有位都是on。

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111b

-1

让我们看看64位二进制的+1。

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001b

为了使其在 One's Complement (OCP) 中为负，我们将位反转。

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111110b

计算机很少使用 OCP，它们使用 Two's Complement (TCP)。要获取 TCP，请向 OCP 添加一个。

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111110b (-1 in OCP)
+                                                              1b (1)
-----------------------------------------------------------------
1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111b (-1 in TCP)

“但是，等等”你问，如果在二进制补码 -1 中，

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111b

并且，如果在二进制中 2^64 - 1 是

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111b

那么他们是平等的!而且，这就是你所看到的。您正在将有符号的 64 位整数与无符号的 64 位整数进行比较。在 C++ 中，这意味着将有符号值转换为无符号值，编译器会这样做。

更新

技术修正thanks to davmac in the comments ，从 -1 (即 signed 到相同大小的 unsigned 类型的转换实际上是在语言中指定的，而不是架构。总而言之，您可能会发现上面的答案对于理解支持双语恭维但缺乏确保您可以依赖的结果的规范的架构/语言很有用。