Question

可能重复：
What happens if I assign a negative value to an unsigned variable?

我是C ++的新手，我想知道如何使用无符号类型。对于unsigned int类型，我知道它可以取0到4294967296之间的值。但是当我想初始化unsigned int类型时，如下所示：

unsigned int x = -10;
cout << x;

输出似乎是4294967286 得到了这个output = max value - 10。所以我想了解记忆中发生的事情？在计算继续进行的过程中，正在进行哪些处理？谢谢你的回答。

Answer 1

你正在遇到环绕行为。

无符号类型是循环的（另一方面，有符号类型可能是循环的，也可能不是循环的，但它是您不应该依赖的未定义行为）。也就是说，小于最小可能值的是最大可能值。您可以使用以下代码段自行演示：

int main()
{
    unsigned int x = 5;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) cout << x-- << endl;
    return 0;
}

你会注意到，在达到零之后，x的值跳转到2 ^ 32-1，即最大可表示值。按预期减去进一步的行为。

从无符号0中减1时，位模式按以下方式更改：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 // before (0)
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 // after  (2^32 - 1)

对于无符号数，负数被视为从零中减去的正数。因此(unsigned int) -10将等于((unsigned int) 0) - ((unsigned int) 10)。

我喜欢把它看作无符号整数，它是高精度任意值的最低32位。像这样：

v imaginary high order bit
1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 // before (2^32)
0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 // after  (2^32 - 1)

在这些溢出情况下unsigned int的行为与从256中减去1时unsigned int的低8位的行为完全相同。查看unsigned char（1字节）更有意义像这样，因为值0和256相等，如果转换为unsigned char，因为有限的精度会丢弃额外的位。

0 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0000 // before (256)
0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 // before (255)

正如其他人所指出的，这被称为模运算。使用更高精度的值来帮助可视化环绕工作时的转换，因为您屏蔽了高阶位。无论它是什么，所以它可以是任何东西，它只是被丢弃。整数是超过模数2 ^ 32的值，因此任何2 ^ 32的倍数在整数的空间中等于零。这就是为什么我可以假装最后还有一点额外的东西。

模数运算有自己的专用运算符，以防您需要在程序中为2 ^ 32以外的数字计算它们，如本声明中所使用的那样：

int forty_mod_twelve = 40 % 12;
// value is 4: 4 + n * 12 == 40 for some whole number n

对2的幂的模运算（如2 ^ 32）直接简化为屏蔽高阶位，如果你取64位整数并计算模2 ^ 32，则该值将与您完全相同已将其转换为unsigned int。

01011010 01011100 10000001 00001101 11111111 11111111 11111111 11111111 // before
00000000 00000000 00000000 00000000 11111111 11111111 11111111 11111111 // after

程序员喜欢使用这个属性来加速程序，因为它很容易切掉一些位，但是执行模数运算要困难得多（它和分割一样困难）。

这有意义吗？

Answer 2

这涉及标准的积分转换。这是适用的规则。我们从文字10：

的类型开始

2.14.2整数文字[lex.icon]

整数文字是一系列没有句点或指数部分的数字。整数文字可能有   一个指定其基数的前缀和一个指定其类型的后缀。序列的词汇第一个数字   数字是最重要的。十进制整数文字（十进制）以0和以外的数字开头   由一系列十进制数字组成。八进制整数文字（基数为8）以数字0和。开头   由一系列八进制数字组成。十六进制整数文字（基数为16）以0x或0X开头   由一系列十六进制数字组成，包括十进制数字和字母a到f和A到F，十进制值为十到十五。 [例如：数字12可以写为12，014或0XC。 - 结束例子]

整数文字的类型是表6中相应列表的第一个，其值可以是   表示。

下面是一个表格，第一个类型是int，它适合。所以文字的类型是int。

应用一元减号运算符，不会更改类型。然后应用以下规则：

4.7积分转换[conv.integral]

整数类型的prvalue可以转换为另一个整数类型的prvalue。可以将未范围的枚举类型的prvalue转换为整数类型的prvalue。

如果目标类型是无符号的，则结果值是与源整数一致的最小无符号整数（模2 ⁿ，其中n是用于表示无符号类型的位数）。 [注意：在二进制补码表示中，此转换是概念性的，并且位模式没有变化（如果没有截断）。 - 结束说明]

Answer 3

不是按照你的方式打印值，而是以十六进制格式打印（抱歉，我忘记了如何使用cout但我知道这是可能的）。您将看到两个值的表示相同。

从您的上下文中，整数是32位（情况并非总是如此）。使用有符号整数时，最高有效位是符号，而不是值的一部分。使用无符号整数时，最高有效位是值的一部分。

无符号整数背后的想法

3 个答案:

2.14.2整数文字[lex.icon]

4.7积分转换[conv.integral]