Question

请查看以下代码：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>


int main()
{
    unsigned int a = 1;
    unsigned int b = -1;

    printf("0x%X\n", (a-b));

    return 0;
}

结果是0x2。

我认为整数提升不应该发生，因为“a”和“b”的类型都是unsigned int。但结果打败了我......我不知道原因。

顺便说一下，我知道算术结果应该是2，因为1 - （ - 1）= 2。但是b的类型是unsigned int。将（-1）赋值给b时，b的值实际上是0xFFFFFFFF。它是unsigned int的最大值。当一个小的无符号值减去一个大值时，结果不是我所期望的。

从下面的答案中，我认为溢出可能是一个很好的解释。现在我写了其他测试代码。它证明了溢出的答案是正确的。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned int c = 1;
    unsigned int d = -1;


    printf("0x%llx\n", (unsigned long long)c-(unsigned long long)d);

    return 0;
}

结果是“0xffffffff00000002”。这是我期待的。

Answer 1

unsigned int a = 1;

这会将a初始化为1.实际上，由于1属于int类型，因此存在隐式int - 至 - unsigned转换，但它是一个微不足道的转换，不会改变价值或代表性。）

unsigned int b = -1;

这更有趣。 -1的类型为int，初始化会隐式将其从int转换为unsigned int。由于数学值-1无法表示为unsigned int，因此转换非常重要。这种情况下的规则是（引用C标准第6.3.1.3节）：

通过重复添加或减去一个来转换该值比直到新类型可以表示的最大值该值在新类型的范围内。

当然，只要结果相同，它实际上不必这样做。将UINT_MAX+1（“可以在新类型中表示的最大值之一”）添加到-1会产生UINT_MAX。（该添加是以数学方式定义的;它本身不受任何类型转换的影响。）

实际上，将-1分配给任何无符号类型的对象是获取该类型的最大值的好方法，而无需引用*_MAX中定义的<limits.h>宏

因此，假设一个典型的32位系统，我们有a == 1和b == 0xFFFFFFFF。

printf("0x%X\n", (a-b));

减法的数学结果为-0xFFFFFFFE，但这明显超出unsigned int的范围。无符号算术的规则类似于无符号转换的规则;结果是2。

Answer 2

谁说你正在进行整数推广？让我们假装你的整数是两个补码（可能，虽然不是标准规定的），它们只有四位宽（根据标准不可能，我只是用它来简化事情）。

int   unsigned-int  bit-pattern
---   ------------  -----------
  1              1         0001
 -1             15         1111
                         ------
  (subtract with borrow) 1 0010
   (only have four bits)   0010  -> 2

您可以在此处看到，您可以获得所看到的结果，而无需升级为已签名或更广泛的类型。

Answer 3

如果减去负数，则相当于添加正数。

a = 1
b = -1

(a-b) = ?
((1)-(-1)) = ?
(1-(-1)) = ?
(1+1) = ?
2 = ?

首先，您可能认为这是不允许的，因为您指定了unsigned int;但是，您还要将signed int（-1常量）转换为unsigned int。因此，您实际上将完全相同的位存储到unsigned int（0xFFFF）中。

然后，在表达式中，你取0xFFFF值的负数，当然强制要签名的数字。实际上，您正在逐步规避unsigned指令。

Answer 4

应该有一个编译器警告你可能忽略或关闭了，但是仍然可以将-1存储在无符号整数中。在内部，-1作为0xffffffff存储在32位机器上。因此，如果从1中减去0xffffffff，最终会得到-0xfffffffe，即2.（没有负数，负数是最大整数值加1减去数字）。

底线 - 有符号或无符号无关紧要，只有在你比较数值时它才会起作用。

从数学上讲，1 - （-1）= 1 + 1。

为什么结果是unsigned int（1）的“2” - unsigned int（0xFFFFFFFF）

4 个答案: