在布尔值中设置额外的位可以使其同时为 true 和 false

如果我得到一个bool变量并将其第二位设置为 1，则变量同时计算为 true 和 false。用gcc6.3编译以下代码-g选项， （gcc-v6.3.0/Linux/RHEL6.0-2016-x86_64/bin/g++ -g main.cpp -o mytest_d）并运行可执行文件。你会得到以下结果。

T怎么能同时等于true和false呢？

       value   bits 
       -----   ---- 
    T:   1     0001
after bit change
    T:   3     0011
T is true
T is false

当您使用不同语言（例如 Fortran）调用函数时，可能会发生这种情况，其中 true 和 false 定义与 C++ 不同。对于 Fortran，如果任何位不为 0，则该值为 true，如果所有位都为零，则该值为 false。

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

void set_bits_to_1(void* val){
  char *x = static_cast<char *>(val);

  for (int i = 0; i<2; i++ ){
    *x |= (1UL << i);
  }
}

int main(int argc,char *argv[])
{

  bool T = 3;

  cout <<"       value   bits " <<endl;
  cout <<"       -----   ---- " <<endl;
  cout <<"    T:   "<< T <<"     "<< bitset<4>(T)<<endl;

  set_bits_to_1(&T);


  bitset<4> bit_T = bitset<4>(T);
  cout <<"after bit change"<<endl;
  cout <<"    T:   "<< T <<"     "<< bit_T<<endl;

  if (T ){
    cout <<"T is true" <<endl;
  }

  if ( T == false){
    cout <<"T is false" <<endl;
  }


}

////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 使用 ifort 编译时与 C++ 不兼容的 Fortran 函数。

       logical*1 function return_true()
         implicit none

         return_true = 1;

       end function return_true

在 C++ 中，a 的位表示（甚至大小）bool是否已定义实现；通常它被实现为char-sized 类型，取 1 或 0 作为可能值。

如果您将其值设置为与允许的值不同的任何值（在这种特定情况下，通过别名bool通过一个char并修改其位表示），你就违反了语言的规则，所以任何事情都有可能发生。特别是，标准中明确规定“损坏”bool可能表现为两者true and false（或两者都不true nor false） 同时：

Using a bool以本国际标准描述为“未定义”的方式获取值，例如通过检查未初始化的自动对象的值，可能会导致其表现得好像两者都不是true nor false

（C++11，[basic.fundamental]，注释 47）

在这种特殊情况下，你可以看到它是如何导致这种奇怪的情况的 https://gcc.godbolt.org/z/3P5DYR： 首先if被编译为

    movzx   eax, BYTE PTR [rbp-33]
    test    al, al
    je      .L22

哪个加载T in eax（扩展为零），如果全为零则跳过打印；下一个 if 是

    movzx   eax, BYTE PTR [rbp-33]
    xor     eax, 1
    test    al, al
    je      .L23

考试if(T == false)变换为if(T^1)，仅翻转低位。这对于有效的bool，但对于你的“破损”的来说，它并没有减少它。

请注意，这个奇怪的序列仅在低优化级别下生成；在更高的级别，这通常会归结为零/非零检查，并且像您这样的序列可能会变成单个测试/条件分支 https://gcc.godbolt.org/z/9I0OR-。无论如何，在其他情况下你都会遇到奇怪的行为，例如求和时bool值转换为其他整数：

int foo(bool b, int i) {
    return i + b;
}

becomes https://gcc.godbolt.org/z/07suQv

foo(bool, int):
        movzx   edi, dil
        lea     eax, [rdi+rsi]
        ret

where dil“可信”为 0/1。

如果你的程序全部是 C++，那么解决方案很简单：不要中断bool以这种方式值，避免弄乱它们的位表示，一切都会顺利进行；特别是，即使您将整数分配给bool编译器将发出必要的代码以确保结果值是有效的bool，所以你的bool T = 3确实安全，并且T最终会得到一个true在它的胆量里。

相反，如果您需要与用其他语言编写的代码进行互操作，而这些语言可能不具有相同的理念bool是，只是避免bool对于“边界”代码，并将其编组为适当大小的整数。它适用于条件语句 & co。一样好。

有关 Fortran/互操作性方面问题的更新

免责声明我对 Fortran 的了解只是我今天早上在标准文档中读到的，而且我有一些带有 Fortran 列表的打孔卡，我将它们用作书签，所以对我要宽容一点。

首先，这种语言互操作性的东西不是语言标准的一部分，而是平台 ABI 的一部分。当我们谈论 Linux x86-64 时，相关文档是System V x86-64 ABI https://www.uclibc.org/docs/psABI-x86_64.pdf.

首先，没有任何地方指定 C_Bool类型（定义与 C++ 相同）bool3.1.2 注释 †) 与 Fortran 具有任何类型的兼容性LOGICAL;特别是，在 9.2.2 中，表 9.2 规定“普通”LOGICAL被映射到signed int. About TYPE*N类型它说

The “TYPE*N” 符号指定类型的变量或聚合成员TYPE应占据N字节存储。

(ibid.)

没有明确指定等效类型LOGICAL*1，这是可以理解的：它甚至不是标准的；事实上，如果你尝试编译一个包含以下内容的 Fortran 程序LOGICAL*1在 Fortran 95 兼容模式下，您会收到有关 ifort 的警告

./example.f90(2): warning #6916: Fortran 95 does not allow this length specification.   [1]

    logical*1, intent(in) :: x

------------^

并通过努力

./example.f90:2:13:
     logical*1, intent(in) :: x
             1
Error: GNU Extension: Nonstandard type declaration LOGICAL*1 at (1)

所以水已经浑了；所以，结合上面的两个规则，我会选择signed char为了安全起见。

However：ABI 还指定：

类型的值LOGICAL are .TRUE.实施为 1 和.FALSE.实现为 0。

所以，如果你有一个程序在 a 中存储除 1 和 0 之外的任何内容LOGICAL value, 你已经超出了 Fortran 方面的规范！你说：

一个fortranlogical*1具有相同的表示bool，但在 Fortran 中，如果位为 00000011，则为true，在 C++ 中它是未定义的。

最后这句话是不正确的，Fortran 标准与表示无关，而 ABI 明确表示相反。事实上，您可以通过以下方式轻松地看到这一点：检查 gfort 的输出LOGICAL比较 https://gcc.godbolt.org/z/dh-a-c:

integer function logical_compare(x, y)
    logical, intent(in) :: x
    logical, intent(in) :: y
    if (x .eqv. y) then
        logical_compare = 12
    else
        logical_compare = 24
    end if
end function logical_compare

becomes

logical_compare_:
        mov     eax, DWORD PTR [rsi]
        mov     edx, 24
        cmp     DWORD PTR [rdi], eax
        mov     eax, 12
        cmovne  eax, edx
        ret

你会注意到有一条直线cmp介于两个值之间，无需先对它们进行标准化（与ifort，在这方面比较保守）。

更有趣的是：无论 ABI 怎么说，ifort 默认情况下使用非标准表示LOGICAL;这在-fpscomp logicals https://software.intel.com/en-us/fortran-compiler-developer-guide-and-reference-fpscompswitch 文档，其中还指定了一些有趣的细节LOGICAL和跨语言兼容性：

指定具有非零值的整数被视为 true，具有零值的整数被视为 false。文字常量 .TRUE。具有整数值 1 和文字常量 .FALSE。整数值为 0。此表示法由版本 8.0 之前的 Intel Fortran 版本和 Fortran PowerStation 使用。

默认为fpscomp nologicals，它指定奇数整数值（低位 1）被视为 true，偶数整数值（低位 0）被视为 false。

文字常量 .TRUE。整数值为 -1，文字常量为 .FALSE。具有整数值 0。此表示法由 Compaq Visual Fortran 使用。 Fortran 标准未指定 LOGICAL 值的内部表示。在逻辑上下文中使用整数值的程序，或者将逻辑值传递给用其他语言编写的过程的程序是不可移植的，并且可能无法正确执行。英特尔建议您避免依赖逻辑值内部表示的编码实践。

（强调已添加）

现在，一个的内部表示LOGICAL通常应该不成问题，因为据我所知，如果你“遵守规则”并且不跨越语言界限，你就不会注意到。对于符合标准的程序，之间没有“直接转换”INTEGER and LOGICAL;我认为你唯一能推开的方式INTEGER into a LOGICAL似乎是TRANSFER，本质上是不可移植的并且不提供真正的保证，或者非标准INTEGERLOGICAL赋值时的转换。

后一种已记录 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gfortran/Implicitly-convert-LOGICAL-and-INTEGER-values.html通过 gfort 始终导致非零 ->.TRUE., 零 ->.FALSE., and 你可以看到 https://gcc.godbolt.org/z/y5taV2在所有情况下，都会生成代码来实现这一点（即使在使用旧表示形式的 ifort 中，它是复杂的代码），因此您似乎无法将任意整数推入LOGICAL这样。

logical*1 function integer_to_logical(x)
    integer, intent(in) :: x
    integer_to_logical = x
    return
end function integer_to_logical

integer_to_logical_:
        mov     eax, DWORD PTR [rdi]
        test    eax, eax
        setne   al
        ret

的逆向转换为LOGICAL*1是一个直整数零扩展（gfort），因此，为了遵守上面链接的文档中的合同，它显然期望LOGICAL值为 0 或 1。

但一般来说，这些转换的情况是a bit https://www.reddit.com/r/fortran/comments/a8dzvs/ifort_implicit_logicaltointeger_conversion_of/ of a mess https://groups.google.com/forum/#!topic/gg95/yQqAlfzIBDU，所以我就远离他们。

所以，长话短说：避免投入INTEGER数据进入LOGICAL值，因为即使在 Fortran 中它也很糟糕，并确保使用正确的编译器标志来获取符合 ABI 的布尔值表示，并且与 C/C++ 的互操作性应该很好。但为了更加安全，我只是使用普通char在C++方面。

最后，根据我收集到的信息从文档中 https://software.intel.com/en-us/fortran-compiler-developer-guide-and-reference-scalar-types，在 ifort 中，有一些与 C 的互操作性的内置支持，包括布尔值；你可以尝试利用它。