UINT_MAX->float->uint32_t VC++ 结果为 0

Question

作为将一些代码移植到 windows 的一些工作的一部分，我遇到了一个问题，其中 uint32_t 最大值 -> 浮动 -> uint32_t 的转换导致 0 时使用 Visual C++ 构建。我将问题提炼为一个简单的程序，该程序在运行通过不同的编译器时显示了问题。

#include <iostream>
#include <limits>

using namespace std;

int main()
{
    uint32_t r1 = numeric_limits<uint32_t>::max();
    float r2 = static_cast<float>(numeric_limits<uint32_t>::max());
    uint32_t r3 = static_cast<uint32_t>(static_cast<float>(numeric_limits<uint32_t>::max()));


    cout << "r1 = " << r1 << endl
    << "r2 = " << r2 << endl
    << "r3 = " << r3 << endl;

    return 0;
}

当这是运行到http://webcompiler.cloudapp.net/ the output for r3 is 0 but when run through https://ideone.com/ylf74N时，r3是最大值。

我猜当它是 UINT_MAX 时，在转换回 uint32_t 的过程中发生了 +1，但我想知道是否有人知道为什么或到底发生了什么？

Answer 1

在您的系统上，float 似乎是 32 位类型，可能是 IEEE754（但请注意，标准并不坚持这一点）。

numeric_limits<uint32_t>::max() 是 4294967295.

这对于您的浮动来说太大了。（一个IEEE754 32位浮点数所能容纳的最大奇数是8388607）。

因此您的号码四舍五入为 4294967296。（这是可容纳的壁橱号码）。

当然，将其转换回 uint32_t 会使其回绕到 0。

至于另一个系统，由于 sizeof 输出，我们知道 float 是 32 位。编译器正在错误地进行优化。

Answer 2

当从整数类型转换为实数类型时，结果可能不精确，并四舍五入到最接近实数类型的可表示值（高于或低于原始值）。在您的情况下，浮点数的尾数部分有 24 位，因此 0xFFFFFFFF 不会在转换后保持不变，因为它需要 32 位尾数。因此，它可以转换为 0x100000000（最接近的）。如果发生这种情况，您会将 0x100000000 从 float 转换为 32 位无符号类型。并且此转换导致 未定义的行为 （包括 unpredictable/unreliable 结果），因为该值超出了 32 位无符号类型的范围。

您还通过其他编译器获得了 UB，只是您没有意识到而已。通过引入 volaitle（在 r1、r2 和 r3 的声明中）来规避优化，您将看到它 (ideone.com/1CCat8).

UINT_MAX->float->uint32_t VC++ 结果为 0

UINT_MAX->float->uint32_t Results in 0 on VC++

c++

floating-point

undefined-behavior