为什么我的符号测试总是报告“阴性”？答案

【问题标题】：Why does my test of sign always report "negative"?为什么我的符号测试总是报告“阴性”？
【发布时间】：2017-07-10 19:05:05
【问题描述】：

下面的程序应该打印数组元素的和是正数还是负数：

#include <stdio.h>

#define ARR_SIZE 5

int main()
{
   int array[ARR_SIZE] = {1,-2,3,4,-5};
   unsigned sum;
   int i;

   for(i=0, sum=0; i < ARR_SIZE; i++)
   {
         sum += array[i];
         printf("sum %d\n ", sum);
   }


         printf("%d\n",sum);
   if(sum>-1) printf("non negative\n");
   else printf("negative\n");
   return 0;
 }

程序没有做它应该做的；无论收到什么数组值，它都会打印“负数”。

例如，上面程序中写的数组的和为1，因此我期望得到以下输出：

sum 1
sum -1
sum 2
sum 6
sum 1
1
non negative

虽然输出是：

sum 1
sum -1
sum 2
sum 6
sum 1
1
negative

为什么我会得到这个输出？

【问题讨论】：

您将sum 声明为unsigned。想一想……
sum 不能是unsigned。
if(sum>-1) 应该给出编译器警告。打开编译器警告！
家庭作业：解释当sum 是unsigned 时会发生什么。
@squeamish ossifrage 谢谢。我实际上已经考虑过这个问题，但问题是，如果 sum 是无符号的，那么这意味着它始终是正数....那么输出怎么会是“负数”呢？我认为它可能会一直打印“非负数”。

标签： c integer sum comparison-operators

【解决方案1】：

在表达式sum > -1 中，通常的算术转换（“平衡”）适用。由于一个操作数是unsigned int，另一个是int，因此操作数-1（即int）会隐式转换为unsigned int。比较操作对unsigned int类型进行。

此外，无符号变量一开始就永远不能保存负值，因此即使没有隐式转换，表达式也没有任何意义。

【讨论】：

谢谢。你能更详细地解释一下吗？将操作数 -1 转换为无符号整数实际上意味着什么？当 sum 赋值为负值时会发生什么？我有点困惑，因为当我写这个时： int main() { unsigned int x; x = -1; printf("%d\n",sum); return 0 } 输出为-1。我读到了这个，据我了解，这是因为 printf。
@Tree 简单地说，C 将获取-1 的二进制表示并将其转换为无符号等价物。如果是 32 位整数 2 补码，您最终会得到 0xFFFFFFFF。而且sum 永远不能大于0xFFFFFFFF。
@Lunding 谢谢。那么 if(sum>-1) 语句真的是 if(sum>0) 吗？我还是不明白：如果 -1 被转换为 unsigned int，并且 sum 也是 unsigned int 类型，为什么输出总是“负”？它不应该是“非负面的”吗？虽然 sum 被隐式转换为 unsigned int，但我仍然不知道它的值，那么当我执行这个程序时，实际进行的比较是什么？
@Tree 什么是“UMAX+1”？你的意思是UINT_MAX？有符号到无符号的转换是按照这样的规则进行的：“如果新类型是无符号的，则在新类型可以表示的最大值的基础上反复加减一，直到值在范围内。新型”。因此对于这种情况，编译器将在内部执行-1 + UINT_MAX+1 = UINT_MAX，它在unsigned int 的范围内。在 32 位二进制补码系统上，UINT_MAX 恰好是 0xFFFFFFFF。
@Tree 因为对于unsigned char，“新类型可以表示的最大值”是UCHAR_MAX，255。也就是说，最大值是根据我们要转换的新类型确定的。

【解决方案2】：

隐式类型转换：当您将变量定义为无符号并将其与负数进行比较时，该负数是隐式类型转换的。正如我们所知，负数存储在二进制补码中，所以 -1 实际上变成了一个非常大的正数。现在，无论您提供什么大数字，它总是小于那个大数字，这就是为什么您总是得到否定的答案。

可能的解决方案：使用三元运算符来处理 + 和 - 数字。谢谢

【讨论】：

正确的说法是隐式转换。类型转换仅指程序员通过写(type)x显式更改类型的情况。
是一样的。点击链接link
@Tree 你现在能接受我的回答吗？这将是一个很大的帮助。

【解决方案3】：

启用一组合理的警告后，好的编译器会突出问题：

gcc -std=c11 -fPIC -g -Wall -Wextra -Wwrite-strings -Wno-parentheses -Wpedantic -Warray-bounds      42362568.c    -o 42362568
42362568.c: In function ‘main’:
42362568.c:19:10: warning: comparison between signed and unsigned integer expressions [-Wsign-compare]
    if(sum>-1) printf("non negative\n");
          ^

尽可能多地启用警告总是好的建议；由于历史原因，大多数编译器很少给出警告，除非你记得要求它们。

请注意，如果您将比较更改为 if (sum >= 0)，那么您将收到不同的（也许更有用的）消息，因为文字 0 可以被视为 0u：

42362568.c:19:10: warning: comparison of unsigned expression >= 0 is always true [-Wtype-limits]
    if(sum>=0) printf("non negative\n");
          ^~

【讨论】：

【解决方案4】：

当我们试图比较两个不同（相同数据类型）符号的变量时，编译器会隐式（内部）将这两个变量视为更高的有符号类型（无符号类型）。

听到 if(sum > -1) 是您的代码。您正在尝试比较 unsigned sum , signed constant 所以编译器在内部转换 -1 as unsigned 。如果我们将整数大小视为 2 个字节，则 sum = 1(as your code) 但 -1 will be converted to unsigned value 65535 (do 2's compliment for -1) 现在你的代码将被简化为if(sum > 65535)，所以条件是FALSE，这就是为什么你总是得到意想不到的结果。如果你想避免这个问题，总是比较相同的有符号类型变量（如果两个变量相同数据类型，否则不同的有符号类型也没有问题。

【讨论】：

【解决方案5】：

two's compliment of 1 ( assume int size is 2 Bytes )

0000 0000 0000 0001 (1 binary value)

1111 1111 1111 1110 (one's compliment)

1111 1111 1111 1111 (two's compliment)(这个值为65535)

这个值在你的代码中是replacing with -1。

【讨论】：

谢谢！有点迷茫，我在看题目，以为-1会得到UMAX+1的值，为什么不是呢？
一旦读到关于二人的赞美。然后你会得到你的问题的答案。