Ist “-1>>5;” unspezifisches Verhalten in C?

Question 1

C11 §6.5.7 Absatz 5:

Das Ergebnis von E1 >> E2 ist E1 rechts verschoben E2 Bit-Positionen. Wenn
E1 hat einen vorzeichenlosen Typ oder wenn E1 einen vorzeichenbehafteten Typ und einen nichtnegativen Wert hat, ist der Wert des Ergebnisses der ganzzahlige Teil des Quotienten von E1 / 2*^E2. Wenn E1 einen vorzeichenbehafteten Typ und einen negativen Wert hat, ist der resultierende Wert implementierungsdefiniert.

Aber die viva64 Referenzdokument sagt:

int B;
B = -1 >> 5; // unspecified behavior

Ich habe diesen Code ausgeführt GCC und es gibt immer eine Ausgabe -1.

Also, Standard sagen ist das “Wenn E1 einen vorzeichenbehafteten Typ und einen negativen Wert hat, ist der resultierende Wert implementierungsdefiniert”Aber das Dokument sagen, ist das -1>>5; ist unspezifisches Verhalten.

Also, ist -1>>5; unspezifisches Verhalten in C? Welches ist richtig?

Question 2

Beide sind richtig. Implementierungsdefiniertes Verhalten ist eine bestimmte Art von nicht spezifiziertem Verhalten.

Unter Berufung auf Abschnitt 3.4.1 des die C-Norm was “implementierungsdefiniertes Verhalten” definiert:

1 implementierungsdefiniertes Verhalten

unspezifiziertes Verhalten, bei dem jede Implementierung dokumentiert, wie die Auswahl getroffen wird

2 BEISPIEL Ein Beispiel für implementierungsdefiniertes Verhalten ist die Weitergabe des höherwertigen Bits, wenn eine vorzeichenbehaftete Ganzzahl nach rechts verschoben wird.

Aus Abschnitt 3.4.4 Definition von „nicht spezifiziertem Verhalten“:

1 unspezifisches Verhalten

Verwendung eines nicht spezifizierten Wertes oder andere Verhaltensweisen, bei denen diese Internationale Norm zwei oder mehr Möglichkeiten bietet und keine weiteren Anforderungen stellt, die in jedem Fall gewählt wird

2 BEISPIEL Ein Beispiel für nicht spezifiziertes Verhalten ist die Reihenfolge, in der die Argumente einer Funktion ausgewertet werden.

Bei GCC erhalten Sie immer dieselbe Antwort, da die Operation implementierungsdefiniert ist. Es implementiert die Rechtsverschiebung negativer Zahlen über die Vorzeichenerweiterung

Von dem GCC-Dokumentation:

Die Ergebnisse einiger bitweiser Operationen mit vorzeichenbehafteten Ganzzahlen (C90 6.3, C99 und C11 6.5).

Bitweise Operatoren wirken auf die Darstellung des Werts, einschließlich der Vorzeichen- und Wertbits, wobei das Vorzeichenbit unmittelbar über dem höchstwertigen Wertbit betrachtet wird. Unterzeichnet >> wirkt auf negative Zahlen durch Vorzeichenerweiterung.

Als Erweiterung der C-Sprache verwendet GCC den in C99 und C11 angegebenen Spielraum nicht nur, um bestimmte Aspekte von signiert zu behandeln << als undefiniert. Jedoch, -fsanitize=shift (und -fsanitize=undefined) wird solche Fälle diagnostizieren. Sie werden auch dort diagnostiziert, wo konstante Ausdrücke erforderlich sind.

Question 3

„Nicht spezifiziertes Verhalten“ und „Implementierung definiert“ sind kein Widerspruch. Es bedeutet lediglich, dass der C-Standard nicht vorschreibt, was passieren muss, und dass verschiedene Implementierungen das tun können, was sie für „richtig“ halten.

Das mehrfache Ausführen auf einem Compiler und das Erhalten des gleichen Ergebnisses bedeutet nur das dieser bestimmte Compiler ist konsistent. Auf einem anderen Compiler erhalten Sie möglicherweise andere Ergebnisse.

Question 4

Implementierungsdefiniertes Verhalten ist a Unterklasse nicht spezifiziertes Verhalten, dh Verhalten, das nicht durch die Norm spezifiziert ist.

Fehlerbericht Nr. 154 an C89 fragte das Komitee, wo die Grenzen liegen implementierungsdefiniertes Verhalten; Das Komitee antwortet, dass eine Implementierung jedes gewünschte Verhalten definieren kann und dass dies nicht konstant sein muss.

Was eine Implementierung tun muss, ist zu dokumentieren wie Diese Wahl wird getroffen, im Gegensatz zu der anderen Klasse des unspezifizierten Verhaltens, bei der eine konforme Implementierung nicht einmal die Mühe machen muss, dies mitzuteilen wie die Wahl wird getroffen, möglicherweise weil für diese die Mehrheit der Implementierungen der Text “zufällig” oder “abhängig von der Compiler-Optimierungsstufe” oder “abhängig von der Registerzuordnung für lokale Variablen” sagen würde.

Question 5

Ich bekomme keine der vorliegenden Antworten. Der C-Standard sagt eindeutig, dass eine Rechtsverschiebung eine negative Zahl ist implementierungsdefiniertes Verhalten. es ist nicht unspezifisches Verhalten, was etwas anderes bedeutet. Wie Sie richtig zitieren (C17 6.5.7 §5):

Das Ergebnis von E1 >> E2 sind E1-E2-Bitpositionen nach rechts verschoben. /–/
Wenn E1 einen vorzeichenbehafteten Typ und einen negativen Wert hat, ist der resultierende Wert implementierungsdefiniert.

Das bedeutet, dass der Compiler muss dokumentieren, wie es sich verhält. Zeitraum.

In der Praxis: Das Dokument muss angeben, ob der Compiler arithmetische Rechtsverschiebung oder logische Rechtsverschiebung verwendet.

Dies steht im Gegensatz zu nicht spezifiziertem Verhalten, das ein implementierungsspezifisches Verhalten ist nicht müssen dokumentiert werden. Nicht spezifiziertes Verhalten wird in zwei Fällen verwendet:

Wenn das Compiler-Verhalten ein Implementierungsgeheimnis sein könnte, das der Compiler-Anbieter nicht gezwungen sein sollte, es seinen Konkurrenten preiszugeben.
Wenn der Compiler sich nicht die Mühe machen kann, zu dokumentieren, wie die zugrunde liegenden Details wie Betriebssystem und RAM-Speicherzellen funktionieren.

Beispielsweise muss ein Compiler die Reihenfolge der Auswertung nicht in folgendem Code dokumentieren:

a  = f1() + f2();
a += f1() + f2();

Die Dokumentation der Reihenfolge, in der die Unterausdrücke ausgewertet werden, würde Details darüber enthüllen, wie der interne Ausdrucksbaum und der Optimierer des Compilers funktionieren, was wiederum zeigen würde, warum ein Compiler besseren Code produziert oder schneller kompiliert als die Konkurrenz. Das war eine große Sache, als der C-Standard ursprünglich geschrieben wurde. Heutzutage weniger, wenn es einige großartige Open-Source-Compiler gibt, sodass es kein Geheimnis mehr ist.

Ebenso muss ein Compiler nicht dokumentieren, was dieser Code ausgibt:

int a;
int ptr = &a;
printf("%d", *ptr);

a ist ein unbestimmter Wert und die Ausgabe ist unspezifiziert – in der Praxis hängt die Ausgabe davon ab, was zuvor in dieser bestimmten RAM-Zelle gespeichert wurde. Was wir einen “Müllwert” nennen würden. (Bevor Sie “UB” schreien, lesen Sie (Warum) verwendet eine nicht initialisierte Variable undefiniertes Verhalten?).