双重转换为uint64_t

如何解决双重转换为uint64_t

下面的演示程序演示了一些我不理解的行为。

#include <string>
#include <limits>
#include <iostream>

constexpr double bits64 = 18446744073709551616.0; // 2^64

void diff_hash(double diff)
{
    double hash = bits64 / diff;
    
    uint64_t hash_64_1 = hash;
    
    uint64_t hash_64_2 = hash < std::numeric_limits<uint64_t>::max() ? hash : std::numeric_limits<uint64_t>::max();
    
    uint64_t hash_64_3 = std::numeric_limits<uint64_t>::max();
    if(hash < hash_64_3){
        hash_64_3 = hash;
    }
    
    std::cout << "hash_64_1: " << hash_64_1 << "," << "hash_64_2: " << hash_64_2 << "," << "hash_64_3: " << hash_64_3 << std::endl;
}

int main()
{
    diff_hash(1);
    return 0;
}

输出

hash_64_1: 0,hash_64_2: 0,hash_64_3: 18446744073709551615

问题：

1。）为什么hash_64_1 == 0？尽管事件分配的值显然是最大64值

2。）为什么hash_64_2 == 0？我确认如果我将行更改为

uint64_t hash_64_2 = hash < std::numeric_limits<uint64_t>::max() ? hash : std::numeric_limits<uint32_t>::max();

hash_64_2的最大32个值

链接到Wandbox示例https://wandbox.org/permlink/HyXRX2CiNgIIpYkQ

解决方法

1. 18446744073709551616.0 / 1.0被评估为double。假定为IEEE754，其值为18446744073709551616.0。将其转换为超出范围 uint64_t的行为是未定义。这种不确定行为的常见表现是 wrap-around 到0。（这是大多数人认为发生的情况，但是当从超出范围的浮点值转换时，行为是不确定的。）

2. 使用表达式hash < std::numeric_limits<uint64_t>::max()，将右侧隐式转换为double。但是该数字不能表示为double，因此会四舍五入到最接近的double，即18446744073709551616.0。因此hash_64_2也为0。

,

1。）为什么hash_64_1 == 0？尽管事件分配的值显然是最大64值

实际上很难弄清楚。 hash显然比最大64位值更大。将不确定的（目标类型）浮点转换为整数的行为是不确定的。

,

“分配的值显然是最大64值”->一对一。

最大uint64_t值为18446744073709551615，而不是18446744073709551616。

看到的效果是由于UB将超出范围的double转换为uint64_t而引起的。