c - C 如何处理补码架构中的数字 0？

Question

我最近一直在研究表示数字的补码系统，据我了解，数字 0 有两种变体。负零 (-0) 和正零 (+0)。

我的问题是，在 one's complement 架构中，C 中如何处理这种异常？ C 是否区分 -0 和 +0，或者这两种形式都被简单地视为零。

如果测试为零时 +0 和 -0 都返回 TRUE，那么我想知道如果我们输入 -0 作为整数，下面的示例代码将如何计算整数中的设置位数输入。

int bitcount(int x)
{
    int b;
    for (b = 0; x != 0; b++)
        x &= (x-1);
    return b;
}

由于 -0 在一个补码中将其所有位设置为 1，因此 -0 应该返回任何其他数字中设置的最高数量的位；然而，这段代码似乎无法通过 x != 0 的循环测试条件，甚至不会进入循环，从而给出错误的结果。

在 C 中，在一个补码架构中，是否有可能以某种方式使循环条件对正零敏感，如:x != +0 另外，如果我从 + 中减去 1 0，我会得到 -0 还是 -1。换句话说，+0 - 1 = -0 在补码架构中吗？

总而言之，在这个讨论中不要离题太远，我只是想知道 C 如何处理补码架构中数字 0 的特殊性。

Answer 1

在一个补码架构上，“带符号位且所有值位为 1”的值是“陷阱表示”还是正常值是实现定义的。如果它是一个陷阱表示，任何试图用它做任何，甚至首先创建它的尝试都会引发未定义的行为。如果它是一个正常值，它就是一个“负零”，并且有一个明确的允许产生它的操作列表:

If the implementation supports negative zeros, they shall be generated only by:

• the &, |, ^, ~, <<, and >> operators with operands that produce such a value;
• the +, -, *, /, and % operators where one operand is a negative zero and the result is zero;
• compound assignment operators based on the above cases.

It is unspecified whether these cases actually generate a negative zero or a normal zero, and whether a negative zero becomes a normal zero when stored in an object.

(C11/N1570，第 6.2.6.2 节第 3 段。)

负零是否等于正常零似乎也未指定(通过省略)。类似的规则适用于符号和大小架构。

所以，归根结底，您的示例代码的行为是实现定义的，实现定义它可能不会有帮助。您需要查阅此假设的补码机的编译器和体系结构手册，以确定它是否按照您的要求执行。

但是，整个问题都没有实际意义，因为至少 25 年来没有人制造过非二进制补码 CPU。人们希望 C 标准的 future 修订将不再允许这种可能性；它会简化很多事情。