在 <char>sizeof(int) == 1 的平台中如何编码 char_traits：：eof() ？

How is char_traits<char>::eof() encoded in platforms where sizeof(int) == 1?

本文关键字：char 编码 何编码 traits eof sizeof gt lt int 平台      更新时间：2023-10-16

我在C++标准中找到了这些摘录(引自N4687，但它可能永远存在(：

[字符特征.类型定义]

对于某个字符容器类型char_type，相关的容器类型INT_T应为 类型或类，可以表示从相应的char_type值转换的所有有效字符，以及文件结束值eof()。

[字符特征要求]

表达式：X::eof()

类型：X::int_type

返回：一个值e使得X::eq_int_type(e,X::to_int_type(c))对于所有值cfalse。

表达式：X::eq_int_type(e,f)

类型：bool

返回：对于所有c和d，X::eq(c,d)等于X::eq_int_type(X::to_int_type(c), X::to_int_type(d))(...

c和d表示类型CharT的值;(...);e和f表示类型X::int_type的值

[字符.特征.专业化.字符]

using char_type = char;
using int_type = int;

[基础.基础]

普通char、signed char和unsigned char是三种不同的类型，统称为窄字符类型。(...)char、signed char和unsigned char占用相同的存储量并具有相同的对齐要求 (...(对于窄字符类型，对象表示形式的所有位都参与值表示形式。(...)对于无符号窄字符类型，值表示形式的每个可能的位模式都表示一个不同的数字。

有五种标准有符号整数类型："signed char"、"short int"、"int"、"long int"和"long long int"。在此列表中，每种类型提供的存储量至少与列表中前面的存储量相同。

我在周围的文本中没有发现任何阻止sizeof(int) == 1的东西。在大多数现代平台中，sizeof(int)显然不是这种情况，其中 是 4 或 8，但明确用作示例，例如在 cpp首选项中：

注意：这允许极端情况，即字节大小为 64 位，所有类型(包括 char(均为 64 位宽，sizeof 为每种类型返回 1。

问题

如果int和char一样大，该标准没有为前者的任何对象表示留出太多空间，这些对象表示将不等于后者的所有值(通过to_int_type(进行比较，只留下一些极端情况(如signed char中存在的负零，但在int中映射到INT_MIN(不太可能在硬件中有效实现。此外，对于 P0907，似乎即使signed char也不允许任何两个不同的位字符串表示相等的值，从而迫使它为 2^(bitsize( 不同的值，int也是如此，并关闭了所有可能的漏洞。

在这样的平台上，如何符合std::char_traits<char>的要求？我们是否有此类平台和相应实现的真实示例？

例如，假设我们有一个平台，其中char是有符号的，长度为32位，int也是如此。使用以下定义可以满足所有要求，其中Xstd::char_traits<char>：

  • X::eq和X::eq_int是简单的相等比较;
  • X::to_char_type返回其参数的值;
  • X::eof返回 -1，并且
  • X::to_int_type(c)是c，除非c是-1，在这种情况下它是-2。

-1 到 -2 的映射保证了所有cX::eq_int_type(X::eof(), X::to_int_type(c))为假，这是根据 C++20 表 69 对X::eof的要求。

这可能对应于 -1 和 -2(甚至可能是所有负数(是"无效"字符值的实现，即它们存储在char中是完全合法的，但从文件中读取永远不会产生具有此类值的字节。当然，没有什么能阻止您编写生成此类"无效"值的自定义流缓冲区，只要您愿意接受无法区分"下一个字符是 -1"和"我们在流的末尾"这一事实。

此实现唯一可能的问题是，对X::to_char_type(e)的要求是它等于

如果对于某些c，X::eq_int_type(e,X::to_int_type(c))是true，c;否则是一些未指定的值。

这可以理解为暗示，如果存在任何此类c，那么它是独一无二的。当e为 -2 时，将违反该规定，因为此处c可以是 -1 或 -2。

如果我们假设唯一性是必需的，那么我认为没有任何可能的解决方案。

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