Czy można rozróżnić między 0 a -0?

Wiem, że wartości całkowite 0i -0są zasadniczo takie same. Zastanawiam się jednak, czy można je rozróżnić.

Na przykład, skąd mam wiedzieć, czy zmienna została przypisana -0?

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

int num = -0;
int additinon = 5;

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

Czy wartość -0zapisana w pamięci jest dokładnie taka sama jak 0?

To zależy od maszyny, na którą celujesz.

Na komputerze używającym reprezentacji dopełnienia do 2 dla liczb całkowitych nie ma różnicy na poziomie bitów między 0a -0(mają tę samą reprezentację)

Gdyby twoja maszyna korzystała z dopełniacza , zdecydowanie możesz

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

Oczywiście mówimy o używaniu natywnej obsługi , procesory z serii x86 mają natywną obsługę uzupełniającej reprezentacji podpisanych liczb. Korzystanie z innych reprezentacji jest zdecydowanie możliwe, ale prawdopodobnie byłoby mniej wydajne i wymagałoby więcej instrukcji.

_{(Jak zauważył również JerryCoffin: nawet jeśli czyjeś uzupełnienie było rozważane głównie z powodów historycznych, reprezentacje wielkości ze znakiem są nadal dość powszechne i mają oddzielną reprezentację dla zera ujemnego i dodatniego)}

Dla int(w prawie uniwersalnej reprezentacji „dopełnienia do 2”) reprezentacje 0i -0są takie same. (Mogą być różne dla innych reprezentacji liczb, np. Zmiennoprzecinkowe IEEE 754).

Zacznijmy od przedstawienia 0 w uzupełnieniu do 2 (oczywiście istnieje wiele innych systemów i reprezentacji, tutaj odnoszę się do tego konkretnego), przy założeniu, że 8-bitowe zero to:

0000 0000

Teraz odwróćmy wszystkie bity i dodajmy 1, aby uzyskać dopełnienie do 2:

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

mamy 0000 0000, i to jest również reprezentacja -0.

Ale pamiętaj, że w uzupełnieniu 1 ze znakiem 0 to 0000 0000, ale -0 to 1111 1111.

Postanowiłem pozostawić tę odpowiedź, ponieważ implementacje C i C ++ są zwykle ściśle powiązane, ale w rzeczywistości nie odstają od standardu C, jak myślałem. Chodzi o to, że standard C ++ nie określa, co się dzieje w takich przypadkach. Istotne jest również to, że reprezentacje dopełniające inne niż dwójki są niezwykle rzadkie w prawdziwym świecie, a nawet tam, gdzie istnieją, często ukrywają różnicę w wielu przypadkach, zamiast ujawniać ją jako coś, czego ktoś mógłby z łatwością oczekiwać.

Zachowanie zer ujemnych w reprezentacjach liczb całkowitych, w których istnieją, nie jest tak rygorystycznie zdefiniowane w standardzie C ++, jak w standardzie C. Cytuje jednak normę C (ISO / IEC 9899: 1999) jako odniesienie normatywne na najwyższym poziomie [1.2].

W standardzie C [6.2.6.2] ujemne zero może być wynikiem tylko operacji bitowych lub operacji, w których ujemne zero jest już obecne (na przykład mnożenie lub dzielenie ujemnego zera przez wartość lub dodanie ujemnego zera do zero) - zastosowanie jednoargumentowego operatora minus do wartości normalnego zera, tak jak w twoim przykładzie, gwarantuje zatem normalne zero.

Nawet w przypadkach, które mogą wygenerować ujemne zero, nie ma gwarancji, że tak się stanie, nawet w systemie, który obsługuje ujemne zero:

Nie jest określone, czy te przypadki faktycznie generują ujemne zero, czy normalne zero i czy ujemne zero staje się normalnym zerem, gdy jest przechowywane w obiekcie.

Dlatego możemy stwierdzić: nie, nie ma niezawodnego sposobu na wykrycie tego przypadku.Nawet gdyby nie fakt, że reprezentacje z dopełnieniem innym niż dwójki są bardzo rzadkie w nowoczesnych systemach komputerowych.

Standard C ++ ze swojej strony nie wspomina o terminie „ujemne zero” i zawiera bardzo mało dyskusji na temat szczegółów wielkości ze znakiem i reprezentacji dopełnień, z wyjątkiem uwagi [3.9.1 akapit 7], że są one dozwolone.

Jeśli twoja maszyna ma różne reprezentacje dla -0i +0, wtedy memcmpbędzie w stanie je rozróżnić.

Jeśli obecne są bity wypełniające, w rzeczywistości może istnieć wiele reprezentacji wartości innych niż zero.

W specyfikacji języka C ++ nie ma takiej liczby int, jak ujemne zero .

Jedyne znaczenie, jakie mają te dwa słowa, to operator jednoargumentowy -zastosowany do 0, tak jak trzy plus pięć to po prostu operator binarny +zastosowany do 3i 5.

Gdyby istniało wyraźne ujemne zero , uzupełnienie do dwóch (najczęstsza reprezentacja typów całkowitych) byłoby niewystarczającą reprezentacją dla implementacji C ++, ponieważ nie ma sposobu, aby przedstawić dwie formy zera.

W przeciwieństwie do tego zmiennoprzecinkowe (po IEEE) mają oddzielne zera dodatnie i ujemne. Można je rozróżnić np. Dzieląc przez siebie 1. Dodatnie zero daje dodatnią nieskończoność; ujemne zero daje ujemną nieskończoność.

Jeśli jednak zdarzy się, że istnieją różne reprezentacje pamięci int 0 (lub dowolnej wartości int lub dowolnej innej wartości dowolnego innego typu), możesz użyć, memcmpaby odkryć, że:

#include <string>

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

Oczywiście, gdyby tak się stało, poza bezpośrednimi operacjami pamięciowymi te dwie wartości nadal działałyby dokładnie w ten sam sposób.

Aby uprościć, łatwiej było mi wizualizować.

Typ int (_32) jest przechowywany z 32 bitami . 32 bity oznaczają 2 ^ 32 = 4294967296 unikalnych wartości . Zatem:

Zakres danych bez znaku int wynosi od 0 do 4 294 967 295

W przypadku wartości ujemnych zależy to od sposobu ich przechowywania. W razie

• Uzupełnienie dwóch –2 147 483 648 do 2 147 483 647
• Uzupełnienie jednego od -2 147 483 647 do 2 147 483 647

W przypadku dopełnienia do jedynki istnieje wartość -0.