为什么 (18446744073709551615 == -1) 是真的？

Question

当我在 string::npos 上工作时，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。

怎么可能？是因为二元对话吗？

原文由 Bahadır 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

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 。因此，如果最大值为 1 ，它有两个可能的值： 0 或 1 (2)。

让我们看看 2^64 - 1 在 64 位二进制中，所有位都打开。

 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111b

-1

让我们看一下 64 位二进制文件中的 +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)。要获得 TCP，请向 OCP 添加一个。

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

“但是，等等”你问，如果在二进制补码中 -1 是，

 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111b

并且，如果在二进制中 2^64 - 1 是

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111b

然后他们是平等的！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

由于评论中的 davmac 进行 了技术更正，实际上在语言中指定了从 -1 即 signed 到 unsigned 类型的转换，而不是架构的功能。总而言之，您可能会发现上面的答案对于理解支持双相称的拱形/语言很有用，但缺乏确保您可以依赖的结果的规范。

原文由 Evan Carroll 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 2

string::npos 被定义为 constexpr static std::string::size_type string::npos = -1; （或者如果它在类定义中定义为 constexpr static size_type npos = -1; 但这真的无关紧要）。

将负数转换为无符号类型（ std::string::size_type 基本上是 std::size_t ，它是无符号的）的环绕完全由标准定义。 -1 包装为无符号类型的最大可表示值，在您的情况下为 18446744073709551615 。请注意，确切的值是实现定义的，因为 std::size_t 的大小是实现定义的（但能够保持相关系统上最大可能数组的大小）。

原文由 rubenvb 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议