Question

目标是得到（-1）作为最终结果。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main()
{

    uint32_t us32Var1, us32Var2;
    int32_t s32Var1;
    int64_t s64Var1;

    us32Var1 = 0;
    us32Var2 = 1;
    printf("(1) us32Var1 = %u(0x%08x), us32Var2 = %u(0x%08x)\n", us32Var1, us32Var1, us32Var2, us32Var2);

    s32Var1 = us32Var1 - us32Var2; //0xffffffff (-1)
    printf("(2) s32Var1 = us32Var1 - us32Var2, s32Var1 = %d(0x%08x)\n", s32Var1, s32Var1);

    s64Var1 = us32Var1 - us32Var2;  //0x00000000ffffffff  (expect it's -1, but the result > 0)
    printf("(3) s64Var1 = us32Var1 - us32Var2, s64Var1 = %ld(0x%016lx)\n", s64Var1, s64Var1);

    s64Var1 = (int64_t)(us32Var1 - us32Var2);  //0x00000000ffffffff  (expect it's -1, but the result > 0)
    printf("(4) s64Var1 = (int64_t)(us32Var1 - us32Var2), s64Var1 = %ld(0x%016lx)\n", s64Var1, s64Var1);

    s64Var1 = (int64_t)us32Var1 - us32Var2;  //0xffffffffffffffff  (-1)
    printf("(5) s64Var1 = (int64_t)us32Var1 - us32Var2, s64Var1 = %ld(0x%016lx)\n", s64Var1, s64Var1);

    us32Var1 = -1; //us32Var1 = 0xffffffff, UINT32_MAX
    s64Var1 = (int64_t)us32Var1; //0x00000000ffffffff  (expect it's -1, but the result > 0)
    printf("(6) s64Var1 = (int64_t)us32Var1, s64Var1 = %ld(0x%016lx)\n", s64Var1, s64Var1);

    s64Var1 = (int32_t)us32Var1; //0xffffffffffffffff  (-1 !)
    printf("(7) s64Var1 = (int32_t)us32Var1, s64Var1 = %ld(0x%016lx)\n", s64Var1, s64Var1);
    return 0;
}

对于上述程序（每行都有编号），有人可以解释

为什么（2）按预期工作，但不是（3）？ ALU的算术或微步骤是什么？
（4）和（5）之间有什么区别
为什么（7）工作而（6）失败

Answer 1

（2）有效，但可能不是你的想法。 us32Var1-us32Var1将产生无符号值0xFFFFFFFFU（模运算），对s32Var1的赋值将其转换为带符号的32位值，即-1。在（3）中，赋值也转换它，但现在转换为64位有符号值，并且大到足以包含0xFFFFFFFFU，因此它保持正值。（4）和（5）之间的区别在于，在（4）中，减法发生在32位，然后转换为64位。在（5）中，其中一个操作数首先被转换为64位，因此减法为64位，因此另一个操作数也被隐式转换为64位。（6）类似于（2），32位中的带符号值-1在赋值给us32Var1时被转换为无符号32位，因此结果为0xFFFFFFFFU这很容易拟合在s64Var1，所以它保持积极。在（7）中，0xFFFFFFFFU首先转换为带符号的32位，因此为-1，然后将其分配给带符号的64位，从而生成-1。

我希望这会有所帮助。

所以回答下面的问题。在（3）中，减法仍以32位无符号进行，因此结果为0xFFFFFFFFU，因为-1无法用无符号表示。这个32位无符号结果被转换为带符号的64位，它可以精确地表示0xFFFFFFFFU，因此就是结果。

对于（7），赋值确实执行符号扩展，因为右侧是32位且为负。请注意，变量us32Var1包含（当然）正值，但它会转换为32位有符号值，不能代表0xFFFFFFFFU，因此它会被-1转换为{{1}}铸造。

Answer 2

为什么（2）按预期工作，但不是（3）？ ALU的算术或微步骤是什么？

嗯，它按照我期望的方式工作。计算无符号的₃₂结果，然后将无符号值转换为有符号，因此它自然是零扩展。

（4）和（5）之间有什么区别？

（4）与我上面描述的相同，并且（5）最终计算0LL-1LL，其实际上产生~0LL。它可能会产生什么其他结果？值得注意的是，在机器内部，有符号和无符号数字之间没有太大区别。完全相同的ALU用于有符号和无符号操作。除了少数例外情况，签名 vs 无符号区别是在解释结果时以及在决定是否签名扩展时所做的区分，而不是在实际执行算术ALU时进行的区分操作

为什么（7）工作而（6）失败？

我不确定我会说（6）失败，确切地说。您将无符号值转换为有符号值，因此它自然地对其进行零扩展。在（7）中，您将带符号的₃₂值转换为64位，因此它自然是符号扩展的。

减去两个无符号的32位整数并分配给64位有符号整数

2 个答案: