Чи можна розрізнити 0 і -0?

Я знаю, що цілі значення 0і -0по суті однакові. Але мені цікаво, чи можна їх розрізнити.

Наприклад, як мені дізнатися, чи була призначена змінна -0?

bool IsNegative(int num)
{
    // How ?
}

int num = -0;
int additinon = 5;

num += (IsNegative(num)) ? -addition : addition;

Чи значення, -0збережене в пам'яті, точно так само, як 0?

Це залежить від машини, на яку ви націлюєтесь.

На машині, яка використовує представлення доповнення 2 для цілих чисел, немає різниці на рівні бітів між 0і -0(вони мають однакове представлення)

Якщо ваша машина використовувала чиюсь доповнення , ви точно могли б

0000 0000   -> signed   0 
1111 1111   -> signed   −0

Очевидно, ми говоримо про використання власної підтримки , процесори серії x86 мають рідну підтримку для представлення доповнених двох номерів із підписами. Використання інших подань, безумовно, можливо, але, мабуть, було б менш ефективним і вимагало б більше вказівок.

_{(Як зауважив також Джері Коффін: навіть якщо доповнення розглядалося здебільшого з історичних причин, подані знакові величини все ще досить поширені і мають окреме представлення для негативного та позитивного нуля)}

Для int(у майже універсальному поданні "доповнення 2") подання 0та -0однакові. (Вони можуть бути різними для інших подань чисел, наприклад. IEEE 754 з плаваючою комою.)

Почнемо з того, що представляємо 0 у додатку 2 (звичайно, існує безліч інших систем і подань, тут я посилаюся саме на цю), припускаючи, що 8-біт, нуль:

0000 0000

Тепер давайте перегорнемо всі біти і додамо 1, щоб отримати доповнення 2:

1111 1111 (flip)
0000 0001 (add one)
---------
0000 0000

ми отримали 0000 0000 , і це також представлення -0.

Але зверніть увагу, що в додатку 1 підписаний 0 дорівнює 0000 0000, але -0 дорівнює 1111 1111.

Я вирішив залишити цю відповідь, оскільки реалізації С та С ++ зазвичай тісно пов’язані, але насправді це не відповідає стандарту С, як я думав. Справа залишається в тому, що стандарт C ++ не визначає, що відбувається у таких випадках. Також доречно, що подання, що не доповнюють два, надзвичайно рідкісні у реальному світі, і що навіть там, де вони існують, вони часто приховують різницю в багатьох випадках, а не виставляють її як щось, що хтось може легко очікувати виявити.

Поведінка від’ємних нулів у цілочисельних представленнях, у яких вони існують, не настільки суворо визначена у стандарті С ++, як у стандарті С. Однак він посилається на стандарт С (ISO / IEC 9899: 1999) як нормативне посилання на верхньому рівні [1.2].

У стандарті C [6.2.6.2] від’ємний нуль може бути результатом побітових операцій або операцій, де вже присутній від’ємний нуль (наприклад, множення або ділення від’ємного нуля на значення або додавання від’ємного нуля до нуль) - застосування одинарного мінусового оператора до значення нормального нуля, як у вашому прикладі, гарантовано приведе до нормального нуля.

Навіть у тих випадках, коли може генеруватися від’ємний нуль, немає жодної гарантії, що вони будуть, навіть у системі, яка підтримує від’ємний нуль:

Не визначено, чи справді ці випадки генерують від’ємний нуль чи нормальний нуль, і чи від’ємний нуль стає нормальним нулем при зберіганні в об’єкті.

Тому можна зробити висновок: ні, немає надійного способу розкрити цю справу. Навіть якби не той факт, що подання, що не доповнюють двійки, дуже рідкісні в сучасних комп’ютерних системах.

Стандарт C ++, зі свого боку, не згадує термін "негативний нуль" і дуже мало обговорює деталі підписаної величини та подання власних доповнень, за винятком того, щоб зазначити [3.9.1, пункт 7], що вони дозволені.

Якщо ваша машина має різні подання для -0і +0, тоді memcmpви зможете їх розрізнити.

Якщо присутні біти заповнення, можливо, насправді можуть бути кілька подань і для значень, відмінних від нуля.

У специфікації мови C ++ немає такого int, як від’ємний нуль .

Єдине значення, яке мають ці два слова, - це унарний оператор, -до якого застосовується 0, так само, як три плюс п’ять - це лише двійковий оператор, +застосований до 3і5 .

Якби був чіткий від’ємний нуль , доповнення двох (найпоширеніше представлення цілих типів) було б недостатнім для реалізації на C ++, оскільки немає можливості представити дві форми нуля.

Навпаки, плаваючі крапки (за IEEE) мають окремі позитивні та негативні нулі. Їх можна розрізнити, наприклад, при діленні на них 1. Позитивний нуль породжує позитивну нескінченність; негативний нуль породжує негативну нескінченність.

Однак, якщо трапляються різні подання пам'яті int 0 (або будь-яке int, або будь-яке інше значення будь-якого іншого типу), ви можете використати, memcmpщоб виявити, що:

#include <string>

int main() {
    int a = ...
    int b = ...
    if (memcmp(&a, &b, sizeof(int))) {
        // a and b have different representations in memory
    }
}

Звичайно, якби це сталося, поза безпосередніми операціями пам'яті, ці два значення все одно працювали б абсолютно однаково.

Для спрощення мені було простіше візуалізувати.

Тип int (_32) зберігається з 32 бітами . 32 біти означають 2 ^ 32 = 4294967296 унікальних значень . Отже:

діапазон даних без підпису - від 0 до 4 294 967 295

У випадку негативних значень це залежить від того, як вони зберігаються. У випадку

• Комплекс двох - від 2147483488 до 2147488347
• Один доповнення –2 147 483 647 до 2147 483 647

У випадку доповнення One існує значення -0.