C++对bool类型变量使用~按位取反运算符得到非预期-2输出问题

你得到-2的输出是C++的类型提升规则和你对bool类型的认知偏差共同导致的，具体逻辑如下：

• 首先纠正你对bool存储的错误认知：C++标准仅规定bool类型的false转换为整数时值为0，true转换为整数时值为1，并没有要求true的底层存储必须是全1比特位。你给bool变量b赋值1时，b会被设置为true，主流编译器下其单字节存储的实际值为0b00000001，而非你以为的0b11111111。
• 核心原因是整数提升规则：C++中~这类位运算符作用于操作数时，所有宽度小于int的类型（包括bool、char、short等）都会先被提升为int类型，再执行运算。bool类型提升时，true会直接转换为int类型的整数值1，false转换为int类型的整数值0。
• 具体运算过程：
  1. bool变量b值为true，参与~运算前先提升为4字节（绝大多数主流平台int长度为4字节）int值1，对应二进制为0b00000000 00000000 00000000 00000001
  2. 对该int值执行按位取反，得到补码表示的二进制0b11111111 11111111 11111111 11111110
  3. 该补码对应的有符号int值就是-2，std::cout接收到这个int类型的运算结果后直接输出，就得到了你看到的结果。

补充说明：如果你想要得到bool值取反的结果，应该使用逻辑非运算符!而非按位取反运算符~：对值为true的b执行!b会得到false，对应输出0。即使你显式绕开整数提升，对单字节的bool存储值直接做按位取反，得到的单字节值为0b11111110（也就是十进制254），这个非零值转换回bool时依然是true，完全达不到取反bool值的效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者aamir pashah