是否保证 std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)？

Question

问题How to use correctly the return value from std::cin.get() and std::cin.peek()?让我想知道是否保证

std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)

对于所有有效 char 值 c。

这在很多地方都会出现。例如，istream::peek 调用 streambuf::sgetc，后者使用 to_int_type 将 char 值转换为 int_type。现在，std::cin.peek() == '\n' 真的意味着下一个字符是 \n 吗？

这是我的分析。让我们收集 [char.traits.require] and [char.traits.specializations.char]:

的碎片

对于每个 int 值 e、to_char_type(e) returns
- c，如果 eq_int_type(e, to_int_type(c)) 对于某些 c；
- 一些未指定的值。
对于每对 int 值 e 和 f，eq_int_type(e, f) returns
- eq(c, d)，如果 e == to_int_type(c) 和 f == to_int_type(d) 对于某些 c 和 d；
- true，如果e == eof()和f == eof()；
- false, 如果 e == eof() xor f == eof();
- 未另行说明。
eof() returns 一个值 e 这样 !eq_int_type(e, to_int_type(c)) 对于所有 c.
eq(c, d)当且仅当(unsigned char) c == (unsigned char) d.

现在，考虑这个假设的实现：（语法简化）

//          char: [-128, 127]
// unsigned char: [0, 255]
//           int: [-2^31, 2^31-1]

#define EOF INT_MIN

char to_char_type(int e) {
    return char(e - 1);
}

int to_int_type(char c) {
    return int(c) + 1;
}

bool eq(char c, char d) {
    return c == d;
}

bool eq_int_type(int c, int d) {
    return c == d;
}

int eof() {
    return EOF;
}

注意

(属性 1)从unsigned char到int的转换是保值的；
(属性 2) 从char到unsigned char的转换是双射的。

现在让我们验证要求：

对于每个 int 值 e，如果 eq_int_type(e, to_int_type(c)) 对于某些 c，则 e == int(c) + 1。因此，to_char_type(e) == char(int(c)) == c.
对于每对 int 值 e 和 f，如果 e == to_int_type(c) 和 f == to_int_type(d) 对于某些 c 和 d，然后 eq_int_type(e, f) 当且仅当 int(c) + 1 == int(d) + 1 当且仅当 c == d （由属性 1）。 EOF 案例也很容易验证。
对于每个 char 值 c、int(c) >= -128，所以 int(c) + 1 != EOF。因此，!eq_int_type(eof(), to_int_type(c)).
对于每对 char 值 c 和 d，eq(c, d) 当且仅当 (unsigned char) c == (unsigned char d) （通过属性 2).

这是否意味着此实现符合要求，因此 std::cin.peek() == '\n' 没有做它应该做的事情？我在分析中遗漏了什么吗？

Answer 1

Does that mean this implementation is conforming, and therefore std::cin.peek() == '\n' does not do what it is supposed to do?

我同意你的分析。这不能保证。

看来您必须使用 eq_int_type(std::cin.peek(), to_int_type('\n')) 来保证正确的结果。

P.S。由于 INT_MIN - 1 中的签名溢出，您的 to_char_type(EOF) 有未定义的行为。当然，在这种情况下该值未指定，但您仍然不能拥有 UB。这将是有效的：

char to_char_type(int e) {
    return e == EOF
         ? 0 // doesn't matter
         : char(e - 1);
}

to_int_type 在 c == INT_MAX 的情况下，在 int 和 char 大小相同的系统上会有 UB，但您已经排除了那些具有假设大小的系统。

是否保证 std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)？

Is it guaranteed that std::char_traits<char>::to_int_type(c) == static_cast<int>(c)?

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