Question

我在计算机系统：程序员的角度，2 / E 一书中看到了以下代码。这很好用，并创建所需的输出。输出可以通过有符号和无符号表示的区别来解释。

#include<stdio.h>
int main() {
    if (-1 < 0u) {
        printf("-1 < 0u\n");
    }
    else {
        printf("-1 >= 0u\n");
    }
    return 0;
}

上面的代码会产生-1 >= 0u，但是，下面的代码与上面的代码相同，不会！换句话说，

#include <stdio.h>

int main() {

    unsigned short u = 0u;
    short x = -1;
    if (x < u)
        printf("-1 < 0u\n");
    else
        printf("-1 >= 0u\n");
    return 0;
}

收益-1 < 0u。为什么会这样？我无法解释这一点。

请注意，我见过类似this之类的问题，但它们没有帮助。

PS。正如@Abhineet所说，通过将short更改为int可以解决这一难题。但是，怎么能解释这种现象呢？换句话说，4个字节中的-1为0xff ff ff ff，而2个字节中的0xff ff为unsigned。将它们视为2s补码，将其解释为4294967295，它们具有65535和0的对应值。它们都不低于-1 >= 0u，我认为在这两种情况下，输出都需要x >= u，即-1 < 0u u = 00 00 x = ff ff。

小端英特尔系统上的示例输出：

简而言之：

-1 >= 0u
u =
 00 00 00 00
x =
 ff ff ff ff

对于int：

Appdelegate.m

Answer 1

上面的代码产生-1＆gt; = 0u

所有整数文字（数字常量）都有一个类型，因此也有一个签名。默认情况下，它们是int类型的签名。附加u后缀后，将文字转换为unsigned int。

对于任何C表达式，其中有一个已签名的操作数和一个未被取消的操作数，balacing规则（正式：the usual arithmetic conversions）会隐式地将签名类型转换为无符号。

从有符号到无符号的转换是明确定义的（6.3.1.3）：

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。

例如，对于标准二进制补码系统上的32位整数，无符号整数的最大值为2^32 - 1（4294967295，limits.h中的UINT_MAX）。超过最大值的是2^32。并-1 + 2^32 = 4294967295，因此文字-1将转换为值为4294967295的无符号整数。哪个大于0。

但是，当您将类型切换为short时，最终会得到小整数类型。这是两个例子之间的区别。只要小整数类型是表达式的一部分，整数提升规则就会隐式将其转换为更大的int（6.3.1.1）：

如果int可以表示原始类型的所有值（限制为通过宽度，对于位字段），该值被转换为int; 否则，它将转换为unsigned int。这些被称为整数促销。所有其他类型的整数不变促销。

如果short小于给定平台上的int（就像在32位和64位系统上的情况一样），那么任何short或unsigned short都将始终获得转换为int，因为它们可以放在一个内。

因此，对于表达式if (x < u)，实际上最终会得到if((int)x < (int)u)，其行为符合预期（-1小于0）。

Answer 2

您正在使用C的整数提升规则。

类型小于int的运算符会自动将其操作数提升为int或unsigned int。有关详细说明，请参阅注释。如果类型在此之后仍然不匹配（例如unsigned int与int），则二进制（双操作数）运算符还有一个步骤。我不会试图更详细地总结规则。 请参阅Lundin的回答。

This blog post更详细地介绍了这一点，并提供了与您类似的示例：signed和unsigned char。它引用了C99规范：

如果int可以表示原始类型的所有值，则值为转换为int;否则，它将转换为unsigned int。这些被称为整数促销。所有其他类型都保持不变通过整数促销。

你可以更容易地在诸如godbolt之类的东西上玩这个，with a function that returns one or zero。只需查看编译器输出，看看最终会发生什么。

#define mytype short

int main() {
    unsigned mytype u = 0u;
    mytype x = -1;
    return (x < u);
}

Answer 3

除了你似乎假设的，这不是类型的特定宽度的属性，这里是2字节对4字节，而是要应用的规则的问题。整数提升规则规定short和unsigned short在相应值范围符合int的所有平台上转换为int。由于这是这种情况，因此将保留值并获取类型int。 -1在int中完全可以表示0。因此，-1中的测试结果小于0。

如果针对-1对0u进行测试，则公共转换选择unsigned类型作为转换两者的公共类型。转换为-1的{{1}}的值为unsigned，大于UINT_MAX。

这是一个很好的例子，为什么你永远不应该使用＆＃34; narrow＆＃34;算术或比较的类型。仅在具有服务器大小约束时才使用它们。对于简单变量，这种情况很少发生，但主要是对于大型数组，您可以通过窄类型存储获得真正的数据。

Answer 4

0u不是unsigned short，而是unsigned int。

编辑::对行为的解释， How comparison is performed ?

由Jens Gustedt回答，

这被称为＆＃34;通常的算术转换＆＃34;按标准和   只要两个不同的整数类型出现作为的操作数，就适用   同一个运营商。

本质上是做什么

如果类型有不同的宽度（更准确地说是标准   调用转换排名）然后如果两者都转换为更宽的类型   类型具有相同的宽度，除了非常奇怪的架构，   unsigned of their wins签名为无符号转换值-1   任何类型总是会产生最高的可表示价值   无符号类型。

可以找到他撰写的更具说明性的博客here。

C中的文字和变量之间有什么区别（有符号和无符号短整数）？

4 个答案: