Question

我正在阅读关于按位运算符的章节，我遇到了1的补码运算符程序，并决定在Visual C ++上运行它。

int main ()
{
   unsigned char c = 4, d;
   d = ~c;
   printf("%d\n", d);
}

它提供有效输出：251

然后我决定直接打印d的值，而不是使用~c作为变量来保存~c的值。

int main ()
{
   unsigned char c=4;
   printf("%d\n", ~c);
}

它提供输出-5。

为什么它不起作用？

Answer 1

在此声明中：

printf("%d",~c);

在应用 c（按位补码）运算符之前，int转换为~ ¹类型。这是因为整数提升，它们被调用到~的操作数。在这种情况下，unsigned char类型的对象会被提升为（已签名）int，然后~运算符评估后printf运算符使用{}}匹配%d 1}}格式说明符。

请注意，默认参数提升（因为printf是一个可变函数）在这里不起任何作用，因为对象已经是int类型。

另一方面，在此代码中：

unsigned char c = 4, d; d = ~c; printf("%d", d);

发生以下步骤：

由于c（以同样的方式，如上所述）
~是整数促销的主题

~c rvalue被评估为（已签名）int值（例如-5）

d=~c进行从int到unsigned char的隐式转换，因为d具有此类型。您可能会认为它与d = (unsigned char) ~c相同。请注意，d不能为负（这是所有无符号类型的一般规则）。

printf("%d", d);调用默认参数提升，因此d转换为int并保留（非负）值（即int type可以表示unsigned char类型的所有值。

^{1）假设int可以代表unsigned char的所有值（请参阅下面的TC comment），但它非常可能以这种方式发生。更具体地说，我们假设INT_MAX >= UCHAR_MAX成立。通常，sizeof(int) > sizeof(unsigned char)保持，字节由8位组成。否则c将被转换为unsigned int（如C11子条款§6.3.1.1/ p2所示），并且格式说明符也应相应地更改为%u以避免获得UB（C11§7.21.6.1/ p9）。}

Answer 2

char在第二个代码段中的操作int之前的printf语句中被提升为~。所以c，这是

0000 0100 (2's complement)

二进制文件中的

被提升为（假设是32位机器）

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 // Say it is x

及其逐位补码等于值的二进制补码减一（~x = −x − 1）

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

以二进制补码形式的十进制-5。

请注意，char c到int的默认促销也会在

中执行

d = ~c;

在补语操作之前，但结果将转换回unsigned char，d的类型为unsigned char。

C11：6.5.16.1简单赋值（p2）：

在简单赋值（=）中，右操作数的值将转换为赋值表达式的类型，并替换存储在左操作数指定的对象中的值。

和

6.5.16（p3）：

赋值表达式的类型是左操作数将具有的类型在左值转换后。

Answer 3

要理解代码的行为，您需要学习名为'Integer Promotions'的概念（在unsigned char操作数上按位操作之前隐式地在代码中发生）如N1570委员会草案中所述：

§ 6.5.3.3 Unary arithmetic operators


~运算符的结果是它的按位补码   （提升）操作数（也就是说，结果中的每个位都是设置的   如果未设置转换后的操作数中的相应位）。的的   对操作数执行整数提升，结果为   提升类型。如果推广类型是＆＃34; ＆＃39;无符号类型＆＃39;，   表达式~E等效于其中可表示的最大值   类型减去E＆＃34;。

因为unsigned char类型比（因为它需要更少的字节）int类型更窄，所以 - 抽象机器（编译器）执行的隐式类型提升和变量c的值被提升为编译时int（在应用补充操作~之前）。它是正确执行程序所必需的，因为~需要一个整数操作数。

§ 6.5 Expressions


一些运算符（一元运算符~，和二元运算符<<，>>，&，^，和|，   统称为按位运算符）需要具有的操作数   整数类型。这些运算符产生的值取决于内部表示   整数，并且已签名类型具有实现定义和未定义的方面。

编译器非常智能 - 足以分析表达式，检查表达式的语义，执行类型检查和算术转换（如果需要）。这就是在~类型上应用char的原因，我们不需要明确地编写~(int)c - 称为显式类型转换（并避免错误）。< / p>

注意：

c的值已升级为int ~c，但c的类型仍为unsigned char - 其类型不是~。不要困惑。
重要提示： int操作的结果属于#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main(void){ unsigned char c = 4; printf(" sizeof(int) = %zu,\n sizeof(unsigned char) = %zu", sizeof(int), sizeof(unsigned char)); printf("\n sizeof(~c) = %zu", sizeof(~c)); printf("\n"); return EXIT_SUCCESS; }类型！，请检查以下代码（我没有vs-compiler，我是使用gcc）：
```
$ gcc -std=gnu99 -Wall -pedantic x.c -o x
$ ./x
sizeof(int) = 4,
sizeof(unsigned char) = 1
sizeof(~c) = 4
```
编译它，然后运行：
```
~c
```
注意：int的结果大小与unsigned char相同，但不等于~ - int运算符的结果这个表达式是-！如上所述6.5.3.3 Unary arithmetic operators
1. 一元~c运算符的结果是其（提升的）操作数的否定。整数促销是在操作数上执行的，结果具有提升类型。

现在，正如@haccks在他的answer中解释的那样 - 在32位机器上c = 4的结果和1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011的值是：

-5

十进制为b = ~c; - 这是第二个代码的输出！

在第一个代码中，要了解b，还有一行很有意思，因为unsigned char是~c变量，int的结果属于~c类型，因此为了适应b到1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 // -5 & 0xFF & 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 // - one byte ------------------------------------------- 1111 1011结果值（~c）的结果值，被截断以适合无符号字符类型 as如下：

1111 1011

251的十进制等值为printf("\n ~c = %d", ~c & 0xFF);。您可以使用以下方式获得相同的效果：

{{1}}

或@ouah在answer中使用显式强制转换的建议。

Answer 4

将~运算符应用于c时，它会被提升为int，结果也是int。

然后

在第一个示例中，结果转换为unsigned char，然后提升为signed int并打印。
在第二个示例中，结果打印为signed int。

Answer 5

它给出了op -5。为什么它不起作用？

而不是：

printf("%d",~c);

使用：

printf("%d", (unsigned char) ~c);

获得与第一个示例相同的结果。

~操作数进行整数提升，默认参数提升应用于可变参数函数的参数。

Answer 6

整数推广，来自标准：

如果带有符号整数类型的操作数的类型可以表示全部具有无符号整数类型的操作数类型的值，具有无符号整数类型的操作数应转换为该类型带有符号整数类型的操作数。

为什么补码通过printf表现不同？

6 个答案:

C11：6.5.16.1简单赋值（p2）：

6.5.16（p3）：

§ 6.5.3.3 Unary arithmetic operators

§ 6.5 Expressions