C++14 是否定义了 unsigned int 填充位上按位运算符的行为？

C++标准

If a C++14 http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2013/n3797.pdf实现包括在底层字节中填充位unsigned int，标准是否指定是否不得对填充位执行按位运算？

此外，C++14 标准是否指定是否相等和关系 运算符必须忽略填充位？

指南

如果在这方面缺乏规范，是否有某种形式 对这些运算符对填充位的预期行为达成共识吗？

我在 Stack Overflow 上发现了相互矛盾的答案。轨道上的轻盈竞赛 https://stackoverflow.com/questions/29394518/whats-the-result-of-a-b/29394559#29394559 and ecatmur https://stackoverflow.com/questions/29394518/whats-the-result-of-a-b/29394674#29394674说按位运算符不适合算术，因为它们应用于所有位（包括填充位），而克里斯托夫 https://stackoverflow.com/questions/4475540/c-question-padding-bits-in-unsigned-integers-and-bitwise-operations-c89/4475689#4475689 and 巴泰克·巴纳切维奇 https://stackoverflow.com/questions/29394518/whats-the-result-of-a-b/29394720#29394720假设按位运算符处理整数的逻辑值并忽略填充。

参考

相关答案：关于填充位的存在 （1 https://stackoverflow.com/questions/42297434/does-uint-max-have-all-bits-set-to-1/42297684#42297684, 2 https://stackoverflow.com/questions/3949457/can-an-integer-be-nan-in-c/3949459#3949459, 3 https://stackoverflow.com/questions/12125650/what-do-the-c-and-c-standards-say-about-bit-level-integer-representation-and-m/12125881#12125881), 关于缺乏明确的 C++ 规范 （4 https://stackoverflow.com/questions/29394518/whats-the-result-of-a-b).

填充位的定义C++14 http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2013/n3797.pdf- § 3.9.1 - 基本类型：

对于窄字符类型，对象表示的所有位都参与值表示。对于无符号窄字符类型，值表示的所有可能的位模式都表示数字。这些要求不适用于其他类型。

C++14 中对象表示和值表示的定义 - § 3.9 - 类型：

The object representation of an object of type T is the sequence of N unsigned char objects taken up by the object of type T, where N equals sizeof(T). The value representation of an object is the set of bits that hold the value of type T. For trivially copyable types, the value representation is a set of bits in the object representation that determines a value, which is one discrete element of an implementation-defined set of values.⁴⁴

脚注 44) 目的是 C++ 的内存模型与 ISO/IEC 9899 编程语言 C 的内存模型兼容。

C++14 中按位 AND 的定义 - § 5.11 - 按位 AND 运算符：

执行通常的算术转换；结果是操作数的按位 AND 函数。该运算符仅适用于整数或无范围枚举操作数。

C++14 中加法的定义 - § 5.7 - 加法运算符：

通常的算术转换是针对算术或枚举类型的操作数执行的。另外，[...]两个操作数都应具有算术或无范围枚举类型[...]。二进制的结果+运算符是操作数之和。

首先，C++ 标准本身几乎没有提及填充位。基本上所有关于填充位的讨论都来自基础文档（即 C 标准）。

所以真正的问题是 C 标准对事物的规定。它的脚注 54 给出了一般填充位的相当简洁的总结：

填充位的某些组合可能会生成陷阱表示，例如，如果一个填充位是奇偶校验位。无论如何，对有效值的任何算术运算都不能生成陷阱表示，除非作为异常条件（例如溢出）的一部分。填充位的所有其他组合都是值位指定的值的替代对象表示。

运营商可能会改变一个大的填充。最明显的情况是代表奇偶校验的填充位。如果更改值的奇偶校验，奇偶校验位也会更改以匹配。

“值的替代对象表示”部分基本上意味着只要您保持在“范围内”，填充位就不会影响您的结果。例如，如果比较两个值，则仅使用表示位来确定结果 (6.2.6.1/4)：

具有相同对象表示的两个值（NaN 除外）比较相等，但比较相等的值可能具有不同的对象表示。

您必须小心的时间和地点大多涉及未定义或实现定义的行为。例如，如果您将一个值存储到联合中的一个值中，然后在联合中检索不同的值，则第二个值可能会将填充位设置为陷阱表示，因此即使以这种方式查看该值也可能会导致您的崩溃程序（或其他）。

同样，如果你要取两个值，memcpy每个字节都与 unsigned char 缓冲区相比，这些字节的某些位可能比较不相等，即使它们表示的值比较相等。

即使您从未使用过，这个地方也可能会咬您mempy直接与一些比较和交换运算符一起使用。这些使用memcpy and memcmp对于底层操作，因此即使所表示的值相等，它们也可能会比较不相等：

[原子.类型.操作]/23：

如果基础类型具有填充位、陷阱位或同一值的替代表示，则比较和交换操作的 memcpy 和 memcmp 语义可能会导致与运算符==比较相等的值的比较失败。因此，compare_exchange_strong 使用时应格外小心。另一方面，compare_exchange_weak 应该快速收敛。

旁注：两个大引号是描述性的，而不是规范性的——从规范的角度来看，填充位几乎没有任何意义；几乎任何可能暴露填充位或其值的东西都涉及实现定义或未定义的行为。这里唯一的规范性引用基本上是这样说的：“填充位没有效果。”