来自＆＃34; int＆＃34; to＆＃34; unsigned short＆＃34;在应用按位运算符＆＃34;〜＆＃34;

Question

我使用的静态分析工具会对此代码发出警告：

uint16 var1 = 1U;
uint16 var2 = ~var1;

我查看了MISRA C 2004规则，我找到10.5规则：

  

如果按位运算符〜和＆lt;＆lt;应用于基础类型 unsigned char 或 unsigned short 的操作数，结果应立即转换为操作数的基础类型。

好吧，这不是问题，应用隐式强制转换（我认为“强制转换”意味着隐式或显式强制转换）。但10.1规则说：

  

整数类型表达式的值不得隐式转换为表达式复杂的不同基础类型。

先前的复杂操作示例是：~u16a

我将代码更改为：

uint16 var1 = 1U;
uint16 var2 = (uint16) ~var1;

我获得了另一个警告：我认为将int负值转换为unsigned int值并不安全。我检查了C99标准（ISO C99）§6.3.1.3但我不明白是否明确指定 int 到 unsigned short 的转换。

在EmbeddedGurus article中，我读到了：

c = (unsigned int) a; /* Since a is positive, this cast is safe */

我的问题：

1. 是否已从 signed int 明确转换为 unsigned short 未指定的行为？
2. 如果是，如何以安全的方式使用带有unsigned short的补码运算符？

Answer 1

在计算值之前，算术运算符和按位运算符的操作数始终经历标准促销。短于int的任何内容都会提升为int或unsigned int，具体取决于平台（即取决于int是否可以代表＆＃39;正在晋升）。

在您的平台上，uint16_t标准提升为int，因为您的int可以代表uint16_t的所有值。然后将按位否定应用于int值，这是问题的原因。

要获得独立于平台的确定性结果，请自行将值转换为unsigned int：

 uint16_t var2 = (uint16_t) ~((unsigned int) var1);

请注意，这始终是正确的，因为unsigned int需要能够代表uint16_t的所有值。

Answer 2

  

  
1. 是否有从signed int到unsigned short unspecified行为的显式转换？
  

从签名到无符号值的转换已明确指定，它通过模运算发生，由C99草案标准中的6.3.1.3 有符号和无符号整数部分涵盖：

  

否则，如果新类型是无符号的，则通过重复添加或转换该值   减去一个可以在新类型中表示的最大值   直到该值在新类型的范围内。 ^49）

因此，对于您的情况，负数将通过重复添加来转换：

UMAX + 1 

到否定结果，直到它是您要转换为的无符号类型的范围。

例如，将-1转换为无符号类型始终会产生最大无符号值，因为-1 + UMAX + 1始终为UMAX。

  

  
1. 如果是，如何以安全的方式使用带有unsigned short的补码运算符？
  

当您应用~运算符时会发生的情况是，由于整数提升应用于~的操作数，该值将被提升为 int 。 6.5.3.3 一元算术运算符中包含哪些内容（强调我的）：

  

整数促销在操作数上执行，结果   有推广类型。如果提升的类型是无符号类型，则   表达式~E等于其中可表示的最大值   类型减去E 。

鉴于引用段落中的最后一句可能首先转换为 unsigned int 可能会产生更直观的结果：

uint16 var2 = ~((unsigned int)var1);

并且由于您需要应用显式强制转换，因此您最终会得到：

uint16 var2 = (uint16) ~((unsigned int)var1);