Question

我想定义一个C宏

#define TO_UNSIGNED(x) (...)

，带有符号整数x（可以是：signed char，short，int，long，long long或其他任何内容否则，甚至比long long更长的东西），它会将x转换为相同大小的相应无符号整数类型。

可以假设有符号整数使用二进制补码表示。因此，要转换任何值（正数或负数），应采用其二进制补码二进制表示，并且应将其解释为相同大小的无符号整数。

我假设使用了一个相当现代的优化编译器，它可以消除未使用的分支，例如如果执行sizeof(X) < 4 ? f(Y) : g(Z)，则不会评估X，并且只生成并评估f(Y)或g(Z)中的一个。

Answer 1

我会咬人，但我不得不说这更符合宏观黑客的精神，而不是因为我认为这样的宏是有用的。这是：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#define TO_UNSIGNED(x) (                                            \
    (sizeof(x) == 1)                ? (unsigned char) (x) :         \
    (sizeof(x) == sizeof(short))    ? (unsigned short) (x) :        \
    (sizeof(x) == sizeof(int))      ? (unsigned int) (x) :          \
    (sizeof(x) == sizeof(long))     ? (unsigned long) (x) :         \
                                      (unsigned long long) (x)      \
    )

// Now put the macro to use ...

short minus_one_s()
{
    return -1;
}

long long minus_one_ll()
{
    return -1LL;
}

int main()
{
    signed char c = -1;
    short s = -1;
    int i = -1;
    long int l = -1L;
    long long int ll = -1LL;

    printf("%llx\n", (unsigned long long) TO_UNSIGNED(c));
    printf("%llx\n", (unsigned long long) TO_UNSIGNED(s));
    printf("%llx\n", (unsigned long long) TO_UNSIGNED(i));
    printf("%llx\n", (unsigned long long) TO_UNSIGNED(l));
    printf("%llx\n", (unsigned long long) TO_UNSIGNED(ll));

    printf("%llx\n", (unsigned long long) TO_UNSIGNED(minus_one_s()));
    printf("%llx\n", (unsigned long long) TO_UNSIGNED(minus_one_ll()));

    return 0;
}

宏使用三元比较运算符?:来模拟所有已知有符号整数大小的switch语句。（这应该捕获适当的无符号整数，并且typedef'也可以从<stdint.h>输入。它适用于表达式。它也接受浮点数，尽管不像我期望的那样。）

有些错综复杂的printf表明负数被扩展为源整数的原始大小。

编辑：OP正在寻找一个宏，该宏返回与源类型长度相同的无符号类型的表达式。上面的宏没有这样做：因为三元比较的两个替代值被提升为一个公共类型，宏的结果将始终是最大大小的类型，即unsigned long long。

使用纯宏解决方案可能可以实现不同类型的分支，这样在预处理之后，编译器只能看到一种类型，但预处理器不知道类型，因此sizeof不能在这里使用，这排除了这样一个宏。

但是对于我的（弱）防御，我会说如果将宏的无符号long long结果的值赋给适当的无符号类型（即简称unsigned short），则该值永远不应被截断，所以宏可能会一些使用。

编辑II ：现在我偶然发现了another question中的C11 _Generic关键字（并安装了支持它的编译器），我可以提供一个工作解决方案：以下宏确实返回正确的值，其类型正确：

#define TO_UNSIGNED(x) _Generic((x),           \
    char:        (unsigned char) (x),          \
    signed char: (unsigned char) (x),          \
    short:       (unsigned short) (x),         \
    int:         (unsigned int) (x),           \
    long:        (unsigned long) (x),          \
    long long:   (unsigned long long) (x),     \
    default:     (unsigned int) (x)            \
    )

_Generic选择在编译时解析，并且没有在超大int类型中生成中间结果的开销。（一个真实世界的宏应该包括无符号类型自己进行空转。另请注意，我必须明确包含signed char，只是char不起作用，即使我的字符已签名。）

它需要最近的编译器实现C11或至少它的_Generic关键字，这意味着此解决方案不是非常便携，但see here。

Answer 2

您不需要宏。转换会自动发生。 E.g：

int x = -1;
unsigned int y;

y = x;

修改

您似乎想要一个可以从其名称推断变量类型的宏。那是不可能的。宏在编译阶段运行，编译器没有可用的类型信息。因此，无论变量的类型如何，宏都必须发出相同的代码。

在类型信息可用的阶段，编译器将坚持每个表达式都具有一致的类型。但是你要求输入的代码不一致。

您最希望的是自己提供类型信息。 E.g：

#define TO_UNSIGNED(type, name) (unsigned type(name))

Answer 3

好的，既然你打算使用这个宏来隐式地将负值转换为2的补码，我想我们可以通过以下方式解决它：

#include "stdio.h"
#include "stdint.h"


#define TO_UNSIGNED(x) ( \
                          (sizeof(x) == 1 ? (uint8_t)x : \
                          (sizeof(x) <= 2 ? (uint16_t)x : \
                          (sizeof(x) <= 4 ? (uint32_t)x : \
                          (sizeof(x) <= 8 ? (uint64_t)x : \
                          x \
                        )))))



int main () {
    char a = -4;
    int b = -4;

    printf ("TO_UNSIGNED(a) = %u\n", TO_UNSIGNED(a));
    printf ("TO_UNSIGNED(b) = %u\n", TO_UNSIGNED(b));
    return 0;
}

输出：

TO_UNSIGNED(a) = 252
TO_UNSIGNED(b) = 4294967292

当然可能需要支持更长的长度，我离开了＆gt; 64位现在只返回x。

Answer 4

看起来没有支持所有可能大小的整数的通用解决方案。

对于硬编码的类型列表，我能够使用C中的__builtin_choose_expr和C ++中的重载函数使其工作。以下是解决方案：https://github.com/pts/to-unsigned/blob/master/to_unsigned.h

相关的C代码如下所示：

#define TO_UNSIGNED(x) ( \
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), unsigned char), (unsigned char)(x), \
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), char), (unsigned char)(x), \
    __builtin_choose_expr(sizeof(x) == sizeof(char), (unsigned char)(x), \
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), unsigned short), (unsigned short)(x), \
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), short), (unsigned short)(x), \
    __builtin_choose_expr(sizeof(x) == sizeof(short), (unsigned short)(x), \
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), unsigned), (unsigned)(x), \ 
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), int), (unsigned)(x), \
    __builtin_choose_expr(sizeof(x) == sizeof(int), (unsigned)(x), \
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), unsigned long), (unsigned long)(x), \
    __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), long), (unsigned long)(x), \
    __builtin_choose_expr(sizeof(x) == sizeof(long), (unsigned long)(x), \
    __extension__ __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), unsigned long long), (unsigned long long)(x), \
    __extension__ __builtin_choose_expr(__builtin_types_compatible_p(__typeof(x), long long), (unsigned long long)(x), \
    __extension__ __builtin_choose_expr(sizeof(x) == sizeof(long long), (unsigned long)(x), \
    (void)0))))))))))))))))

而不是__builtin_choose_expr + __builtin_types_compatible_p，等效的_Generic构造也可以与支持它的编译器一起使用，从C11开始。

C ++ 11有std::make_unsigned，它在libstdc ++中的实现显式枚举了它所知道的整数类型，类似于TO_UNSIGNED的C ++实现。

如何将有符号整数转换为C中对应的无符号整数？

4 个答案: