了解 gsl::narrow 实施

Question

图书馆的C++ Core Guidelines has a narrow cast that throws if the cast changes the value. Looking at the microsoft implementation：

// narrow() : a checked version of narrow_cast() that throws if the cast changed the value
template <class T, class U>
T narrow(U u) noexcept(false)
{
    T t = narrow_cast<T>(u);
    if (static_cast<U>(t) != u)
        gsl::details::throw_exception(narrowing_error());
    if (!details::is_same_signedness<T, U>::value && ((t < T{}) != (u < U{})))  // <-- ???
        gsl::details::throw_exception(narrowing_error());
    return t;
}

我不明白第二个 if。它检查什么特殊情况，为什么 static_cast<U>(t) != u 不够？

完整性：

narrow_cast 只是一个 static_cast:

// narrow_cast(): a searchable way to do narrowing casts of values
template <class T, class U>
constexpr T narrow_cast(U&& u) noexcept
{
    return static_cast<T>(std::forward<U>(u));
}

details::is_same_signdess 宣传的是：

template <class T, class U>
struct is_same_signedness
    : public std::integral_constant<bool,
        std::is_signed<T>::value == std::is_signed<U>::value>
{
};

Answer 1

这是检查溢出。让我们看看

auto foo = narrow<int>(std::numeric_limits<unsigned int>::max())

T 将是 int，U 将是 unsigned int。所以

T t = narrow_cast<T>(u);

将在 t 中存储 -1。当你把它放回去时

if (static_cast<U>(t) != u)

-1 将转换回 std::numeric_limits<unsigned int>::max()，因此检查将通过。这不是有效的转换，因为 std::numeric_limits<unsigned int>::max() 溢出 int 并且是未定义的行为。那么我们继续

if (!details::is_same_signedness<T, U>::value && ((t < T{}) != (u < U{})))

并且由于标志不相同，我们评估

(t < T{}) != (u < U{})

也就是

(-1 < 0) != (really_big_number < 0)
==  true != false
==  true

所以我们抛出一个异常。如果我们走得更远并回绕 using 使 t 变为正数，那么第二次检查将通过，但第一次检查将失败，因为 t 将是正数并转换回源类型仍然是相同的正值，不等于其原始值。

Answer 2

if (!details::is_same_signedness<T, U>::value && ((t < T{}) != (u < U{})))  // <-- ???

以上检查是为了确保不同的符号不会让我们误入歧途。

第一部分检查它是否可能是一个问题，并包含在优化中，所以让我们进入正题。

举个例子，取UINT_MAX（最大的unsigned int），把它转换成signed.

假设 INT_MAX == UINT_MAX / 2（这是非常的可能性，尽管标准没有完全保证），结果将是 (signed)-1，或者只是 -1，一个负数。

虽然将其转换回原始值，因此它通过了第一次检查，但它本身不是相同的值，并且此检查捕获了错误。

了解 gsl::narrow 实施

Understanding gsl::narrow implementation

c++

casting

narrowing

c++11

cpp-core-guidelines