无符号值赋值给int与long long类型输出结果差异问题

以下结论基于绝大多数桌面/服务器的默认编译环境：int为32位有符号整数，long long为64位有符号整数。
首先先明确-1U的取值：1U是unsigned int类型，对无符号数执行负运算时，按照C++无符号整数的运算规则，结果等于UINT_MAX（即2^32 - 1 = 4294967295），-1U本身的类型是unsigned int。

第一段代码int a = -1U; cout << a;输出-1的原因 #

• 32位有符号int的可表示范围是-2^31 ~ 2^31 -1，无法覆盖unsigned int的最大值4294967295
• 将超出目标类型取值范围的无符号数赋值给有符号类型时，行为是实现定义的，几乎所有现代编译器都会直接拷贝二进制位，不做数值转换
• 4294967295的32位二进制是全1，对应32位有符号int的补码表示就是-1，所以输出结果为-1

第二段代码long long a = -1U; cout << a;输出4294967295的原因 #

• 64位有符号long long的可表示范围是-2^63 ~ 2^63 -1，完全可以覆盖unsigned int的所有取值
• 此时unsigned int类型的4294967295可以无损转换为long long类型的正整数4294967295，不存在位截断的情况，所以输出就是对应的正数值

两类转换的核心差异：当有符号目标类型可以完整表示原无符号类型的所有取值时，执行数值等价的安全转换；如果无法覆盖原无符号类型的最大值，则执行实现定义的二进制位直接拷贝，最终结果由目标类型的编码规则决定。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bitthal Maheshwari