类型转换-未签名到已签名的int / char

我尝试执行以下程序：

#include <stdio.h>

int main() {
    signed char a = -5;
    unsigned char b = -5;
    int c = -5;
    unsigned int d = -5;

    if (a == b)
        printf("\r\n char is SAME!!!");
    else
        printf("\r\n char is DIFF!!!");

    if (c == d)
        printf("\r\n int is SAME!!!");
    else
        printf("\r\n int is DIFF!!!");

    return 0;
}

对于此程序，我得到了输出：

字符是DIFF ！！！诠释是相同的！

为什么我们为两者获得不同的输出？
输出应该如下吗？

字符是相同的！诠释是相同的！

一个键盘连接。

这是因为C中存在各种隐式类型转换规则。C程序员必须知道其中两个规则：通常的算术转换和整数提升（后者是前者的一部分）。

在char情况下，您具有类型(signed char) == (unsigned char)。这些都是小整数类型。其他此类小整数类型是bool和short。该整数提升规则的状态，每当一个小的整数类型是操作的操作数，它的类型将得到提升到int，这是签署。无论类型是带符号还是无符号，都将发生这种情况。

如果是signed char，则将保留符号并将其提升为int包含值-5的符号。在中unsigned char，它包含的值为251（0xFB）。它将被提升为int包含相同值的值。你最终得到

if( (int)-5 == (int)251 )

在整数情况下，您具有类型(signed int) == (unsigned int)。它们不是小整数类型，因此整数促销不适用。取而代之的是，它们通过常规的算术转换来平衡，该算术转换指出，如果两个操作数具有相同的“等级”（大小）但符号不同，则有符号操作数将转换为与无符号操作数相同的类型。你最终得到

if( (unsigned int)-5 == (unsigned int)-5)

很酷的问题！

该int比较有效，因为这两个整数包含完全相同的位，所以他们基本上是相同的。但是chars呢？

啊，C在各种情况下都会隐式地将chars提升为int。这就是其中之一。您的代码说if(a==b)，但是编译器实际上将其转换为：

if((int)a==(int)b) 

(int)a是-5，但是(int)b251。这些绝对不一样。

编辑：正如@ Carbonic-Acid所指出的，(int)b仅当achar为8位长时才为251 。如果int为32位长，(int)b则为-32764。

REDIT：如果一个字节的长度不是8位，那么有很多评论讨论了答案的性质。在这种情况下，唯一的区别(int)b是不是251，而是一个不同的正数，不是-5。这与仍然很酷的问题并不真正相关。

欢迎整数促销。如果我可以从网站上引用：

如果一个int可以表示原始类型的所有值，则该值将转换为int；否则，它将转换为unsigned int。这些称为整数促销。整数促销未更改所有其他类型。

当您进行诸如此类的比较时，C真的会让您迷惑不解，我最近对以下一些非C编程朋友感到困惑：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
    char* string = "One looooooooooong string";

    printf("%d\n", strlen(string));

    if (strlen(string) < -1) printf("This cannot be happening :(");

    return 0;
}

确实可以打印，This cannot be happening :(并且似乎表明25比-1小！

但是，在下面发生的是-1表示为无符号整数，由于其基础位表示形式，该整数在32位系统上等于4294967295。当然25比4294967295小。

但是，如果我们显式地将size_t返回的类型转换strlen为有符号整数：

if ((int)(strlen(string)) < -1)

然后它将25与-1比较，并且与世界一切都很好。

一个好的编译器应该警告您有关无符号整数和有符号整数之间的比较，但是仍然很容易错过（特别是如果您不启用警告的话）。

对于Java程序员而言，这尤其令人困惑，因为所有原始类型都已签名。这是James Gosling（Java的创建者之一）在这个问题上必须说的：

高斯林：对于我作为语言设计师来说，这些天我并不算是真正的自己，“简单”最终的含义是我可以期望J. Random Developer掌握该规范。该定义表明，例如，Java并非如此-实际上，其中许多语言最终都带有很多极端情况，这是没人真正理解的。询问任何C开发人员有关无符号的知识，很快您就会发现几乎没有C开发人员真正了解无符号的含义，无符号的算法是什么。这样的事情使C变得复杂。我认为Java的语言部分非常简单。您必须查找的库。

的十六进制表示-5为：

• 8位二进制补码signed char：0xfb
• 32位，二进制补码signed int：0xfffffffb

当您将有符号数转换为无符号数时，反之亦然，编译器将不执行任何操作。该怎么办？该数字是可转换的，或者不是可转换的，在这种情况下，会出现未定义的或实现定义的行为（我尚未实际检查哪个），最有效的实现定义的行为是什么也不做。

因此，的十六进制表示(unsigned <type>)-5为：

• 8位unsigned char：0xfb
• 32位，unsigned int：0xfffffffb

看起来熟悉？它们与签名版本相同。

当你写if (a == b)，其中a并b有类型的char，什么编译器实际上是需要读的是if ((int)a == (int)b)。（这是其他所有人都在谈论的“整数提升”。）

所以，当我们转换会发生什么char来int？

• 8位signed char到32位signed int：0xfb->0xfffffffb
  • 好吧，这很有意义，因为它与-5上面的表示形式匹配！
  • 之所以称为“符号扩展”，是因为它将字节的最高位“符号位”向左复制到新的，更宽的值中。
• 8位unsigned char到32位signed int：0xfb->0x000000fb
  • 这次它执行“零扩展”，因为源类型是unsigned，因此没有要复制的符号位。

因此，a == b确实没有0xfffffffb == 0x000000fb=>不匹配！

而且，c == d确实确实0xfffffffb == 0xfffffffb=>匹配！

我的观点是：您在编译时是否收到“比较有符号和无符号表达式”的警告？

编译器试图告诉您他有权做疯狂的事情！:)我要补充的是，使用接近原始类型的容量的大值会发生疯狂的事情。和

 unsigned int d = -5;

确实为d分配了一个大值，它是等效的（即使可能无法保证等效）为：

 unsigned int d = UINT_MAX -4; ///Since -1 is UINT_MAX

编辑：

但是，有趣的是，只有第二次比较才给出警告 （检查代码）。因此，这意味着应用转换规则的编译器有信心在unsigned char和之间char进行比较时不会出错（在比较期间，它们将被转换为可以安全表示其所有可能值的类型）。他在这一点上是正确的。然后，它通知您unsigned int和的情况并非如此int：在比较期间，2之一将转换为无法完全表示它的类型。

为了完整性，我也简短地检查了一下：编译器的行为与char的行为相同，并且正如预期的那样，运行时没有错误。

。

与此主题相关，最近我问了这个问题（但面向C ++）。