前几天在学习交流群里,有个小伙伴问了一个问题,是关于有符号整数和无符号字符数的运算的问题。对于这部分,我个人理解的也有点问题,现在来做个总结回顾。
有符号整型和无符号数整型
举例
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){int a = -1;unsigned int b = 1;printf("%d", a > b);return 0;}
输出结果为:1
解析
无符号整型和有符号整型比较时,有符号整型会转化成无符号整型。因此,-1转化为无符号数为0xFFFFFFFF,所以a>b,输出1。
有符号字符型和无符号字符型
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#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){char a = -1;unsigned char b = 1;printf("%d", a > b);return 0;}
输出结果:0
要解释以上这个现象,首先要明白整型提升:
整型提升是C程序设计语言中的一项规定:在表达式计算时,各种整形首先要提升为int类型,如果int类型不足以表示则要提升为unsigned int类型;然后执行表达式的运算。
整型提升的意义在于:表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行,CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节长度一般就是int的字节长度,同时也是CPU的通用寄存器的长度。因此,即使两个char类型的相加,在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准长度。通用CPU(general-purpose CPU)是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算(虽然机器指令中可能有这种字节相加指令)。所以,表达式中各种长度可能小于int长度的整型值,都必须先转换为int或unsigned int,然后才能送入CPU去执行运算。(来源百度百科)
举个例子
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){char a = '2';char b = '2';printf("%d\r\n", sizeof(a+b));char c = a+b;printf("%c\r\n", c);printf("%d\r\n", sizeof(c));return 0;}
输出结果为:4 d 1。
第8行,按理来说应该输出1的,但是这里输出的是4.因为,进行a和b都为char型,a+b时,会将a和b提升为int型计算,所以会输出4。
第11行,c为char型,计算a+b时,其实是先提升为int型,再转换为char型赋值给c,进行了两次类型转换。所以,printf时,c是char型,输出d(ASCII:100)
同样的,第12行输出的就是1。
接下来回到本题中,a = -1,提升为int型为-1,b = 1,提升为int型为1,所以结果为0。
有符号整型和无符号字符型
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){int a = -1;unsigned char b = -1;printf("%d", a > b);return 0;}
输出结果为:0。
整型提升,b转化为int型为0xFF,所以a<b。输出0。
有符号字符型和无符号整型
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){char a = -1;unsigned int b = -1;printf("%d\n", a == b);return 0;}
输出结果:1。
char类型被扩展为unsigned int后与b相等,同为0xFFFFFFFF
-1源码:1000 0001
-1补码:1111 1111
扩展: 1111 11111111 1111(占用字节小的数据赋值给占用字节大的需要扩充符号位,相反需要截断高位)
转为unsigned int:0xFFFF FFFF
转为int: 求扩展后的源码,还需要-1,除去符号位,取反。因此结果为:1000 0000 0000 0001 = -1。
结论
1.无符号int与有符号int比较大小,都转化为无符号int来比较。
2.int类型与非无符号int的类型比较时,非无符号int的类型转化为int来比较。