类型转换-无符号到有符号的 int/char

我尝试执行以下程序:

#include <stdio.h>


int main() {
signed char a = -5;
unsigned char b = -5;
int c = -5;
unsigned int d = -5;


if (a == b)
printf("\r\n char is SAME!!!");
else
printf("\r\n char is DIFF!!!");


if (c == d)
printf("\r\n int is SAME!!!");
else
printf("\r\n int is DIFF!!!");


return 0;
}

对于这个程序，我得到了输出:

Char 是 DIFF! ! ！ Int 是一样的! ! ！

为什么我们得到的结果都不一样？
输出应该如下吗？

Char 也一样! ! ！ Int 是一样的! ! ！

代码存储器链路.

32873 次浏览
小开

问得好！

int比较起作用了，因为两个 int 包含完全相同的位，所以它们本质上是相同的。那 char呢？

啊，C 在不同的场合含蓄地把 char提升到 int。这是其中之一。你的代码写的是 if(a==b)，但是编译器实际上把它转换为:

if((int)a==(int)b)

(int)a是 -5，但是 (int)b是251。这两个绝对不一样。

编辑: 正如@Carbon-Acid 指出的，只有当 char为8位长时，(int)b才是251。如果 int为32位长，则 (int)b为 -32764。

REDIT: 如果一个字节不是8位长，那么就会有一大堆评论讨论这个问题的本质。在这种情况下，唯一的区别是 (int)b不是251，而是一个不同的 确定数字，它不是 -5。这个问题和现在还很酷的问题没有太大关系。

小开

欢迎来到 整数升级。请允许我引用网站上的话:

如果 int 可以表示原始类型的所有值，则该值为 转换为整型; 否则，转换为无符号整型。 这些被称为整数促销。所有其他类型是不变的 通过整数促销。

当你进行这样的比较时，C 语言可能会让你感到非常困惑，我最近用下面这个玩笑迷惑了我的一些非 C 语言编程的朋友:

#include <stdio.h>
#include <string.h>


int main()
{
char* string = "One looooooooooong string";


printf("%d\n", strlen(string));


if (strlen(string) < -1) printf("This cannot be happening :(");


return 0;
}

这确实打印 This cannot be happening :(，似乎表明，25小于 -1！

然而下面发生的是，-1表示为一个无符号整数，由于底层位表示等于32位系统上的4294967295。当然，25比4294967295小。

然而，如果我们显式地将 strlen返回的 size_t类型强制转换为有符号整数:

if ((int)(strlen(string)) < -1)

然后，它将比较25对 -1，一切都将与世界。

一个好的编译器应该警告您无符号整数和有符号整数之间的比较，但是它仍然很容易被忽略(特别是如果您不启用警告)。

这对于 Java 程序员来说尤其令人困惑，因为所有的基本类型都是带有符号的。下面是 James Gosling (Java 的创造者之一)的 不得不就这个问题发表意见:

高斯林: 对于我这个语言设计师来说，我并没有把它算在内 我自己这些天来，“简单”真正结束的意思是可以 我希望随机开发者把规格说明书记在脑子里 定义表明，例如，Java 不是——实际上很多 这些语言最终会带来很多无人问津的问题 真正理解。测试任何 C 开发人员关于未签名和漂亮 很快你就会发现几乎没有 C 开发人员真正理解 无符号算术是什么，诸如此类的东西 我认为 Java 的语言部分非常简单。 你必须查阅的图书馆。

小开
最佳答案

这是因为 C 语言中的各种隐式类型转换规则。C 程序员必须知道其中的两个: 通常的算术转换和 整数提升(后者是前者的一部分)。

在 char 的情况下，类型为 (signed char) == (unsigned char)。这些都是 小整数类型。其他这样的小整数类型是 bool和 short。整数升级规则整数升级规则的状态是，每当一个小整数类型是一个操作的操作数时，它的类型将被提升到 int，这是有符号的。无论类型是签名的还是未签名的，都会发生这种情况。

在 signed char的情况下，符号将被保留，并且它将被提升为包含值 -5的 int。对于 unsigned char，它包含一个值251(0xFB)。它将被提升为包含相同值的 int。你最后得到的是

if( (int)-5 == (int)251 )

在整数情况下，类型为 (signed int) == (unsigned int)。它们不是小整数类型，因此不适用整数提升。相反，它们被 通常的算术转换平衡，通常的算术转换指出，如果两个操作数具有相同的“ rank”(大小)但有符号性不同，则有符号操作数被转换为与无符号操作数相同的类型。你最后得到的是

if( (unsigned int)-5 == (unsigned int)-5)
小开

我的观点是: 您在编译时没有收到“比较有符号和无符号表达式”的警告吗？

编译器试图告诉你，他有权做疯狂的事情！:)我会补充说，疯狂的事情会发生，使用大值，接近原始类型的容量。还有

 unsigned int d = -5;

如果给 d 赋一个很大的值，它就等于(即使，可能不保证是等价的) :

 unsigned int d = UINT_MAX -4; ///Since -1 is UINT_MAX

编辑:

然而，有趣的是注意到只有第二个比较给出了警告 (检查代码)。因此，这意味着应用转换规则的编译器确信在 unsigned char和 char之间的比较中不会出现错误(在比较期间，它们将被转换为能够安全地表示其所有可能值的类型)。他在这一点上是正确的。然后，它通知您 unsigned int和 int不是这种情况: 在比较期间，2中的一个将被转换为不能完全表示它的类型。

为了完整起见，我也简单查了一下: 编译器的运行方式与字符相同，并且正如预期的那样，在运行时没有错误。

.

关于这个主题，我最近询问了 这个问题(然而，是面向 C + + 的)。

小开

-5的十六进制表示法是:

  • 8位，2的补码 signed char: 0xfb
  • 32位，2的补码 signed int: 0xfffffffb

当你把一个有符号的数字转换成一个无符号的数字，或者反过来，编译器就什么都不做了。有什么办法呢？这个数字要么是可转换的，要么是不可转换的，在这种情况下，未定义的或实现定义的行为随之而来(我实际上并没有检查哪个) ，而最有效的实现定义的行为是什么都不做。

因此，(unsigned <type>)-5的十六进制表示是:

  • 8位 unsigned char: 0xfb
  • 32位 unsigned int: 0xfffffffb

看起来眼熟吗? 它们和签名版本一模一样。

当编写 if (a == b)时，其中 a和 b的类型为 char，编译器实际上需要读取的是 if ((int)a == (int)b)。(这就是所有人都在谈论的“整数促销”。)

那么，当我们把 char转换成 int时会发生什么呢？

  • 8位 signed char到32位 signed int: 0xfb-> 0xfffffffb
    • 嗯，这是有意义的，因为它匹配上面的 -5的表示！
    • 它被称为“符号扩展”，因为它将字节的顶部位“符号位”向左复制到新的更宽的值中。
  • 8位 unsigned char到32位 signed int: 0xfb-> 0x000000fb
    • 这一次它执行了“零扩展”，因为源类型是 没签名，所以没有符号位可以复制。

所以，a == b确实是 0xfffffffb == 0x000000fb = > 不匹配！

而且，c == d确实做到了 0xfffffffb == 0xfffffffb = > 匹配！


提交答案