unsigned char 在按位求反运算中有什么用？

Question

unsigned char a = 10,b;
b = ~a;
printf(" %d \n ",b);

输出：

245

如果我使用 int 而不是 unsigned char ，则相同的程序将 o/p 更改为 -11

Answer 1

在 C 中，int 和 char 必须是类型

1. 已签名
2. 未签名

如果用户给出 int [16 位] 或 char [8 位]，则编译器默认采用带符号的。对于未签名的，用户需要明确提及。

unsigned char 范围从 0 到 255 [8 位]。

signed char 范围从 -128 到 0 到 127 [8 位]。

根据您的程序，

案例一：

a 是无符号字符，输出 245 的范围是 0 到 255。所以你得到的输出是 245。

    0, 1, 2, 3, 4, ..................... 254, 255
    |                                          |
    |<- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- |  

    example:
          unsigned char a = 257;       // more than 255.
          printf("a = %d", a);          

         **Output** : a = 1.        // [ 0,1,...255,0 [256th], **1** [257th]

         unsigned char a = 129;       // with in range of 255.
          printf("a = %d", a);          

         **Output** : a = 129.                   

案例2：

a 是有符号字符，相同的输出 245 从 0 到 127 开始，然后从 -128、-127、-126、..... -11（第 245 位）开始并打印 -11。

 -128, -127, -126, ..... -11, -10, .. -1, 0, 1, 2, 3, .....126, 127
   |                                                             |       
   |<- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <- <-<-|

 example:
          char a = 257;          // more than 255.
          printf("a = %d", a);          

         **Output** : a = 1.     // [ 0,1,...127,-128,-127,....-1, 0 [256th], **1** [257th].

          char a = 129;              // with in range of 255.
          printf("a = %d", a);          

         **Output** : a = -127.      // [ 0,1,...127,-128 [128th], **-127** [129th].             

同样的情况也适用于 int 数据类型。

Answer 2

变量a 包含unsigned char 值10。假设正统设置具有8 位char 和32 位int 类型，那么a 中的位是：

0000 1010

b 中存储的值是a 中的按位倒数，这意味着它包含以下位，对应于十进制的 245：

1111 0101

当unsigned char 传递给printf()：

printf("a = %d\n", a);
printf("b = %d\n", b);

比int 短的类型（字符类型和short 类型——我假设short 是16 位类型，通常但不一定是这种情况）会自动提升为@987654337 @。由于源类型为 unsigned char，因此该值被转换为正值 int 值 — 示例代码中为 10 和 245。

将类型从 unsigned char 更改为 int，然后事情就会改变。

a:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
b:  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

由于2's complement arithmetic（存储）的工作方式，b 中的位模式对应于-11。而当a 和b 的这些版本传递给printf() 时，不需要进行转换，所以printf() 将10 和10 和-11 视为值，并相应地打印。

重点是推广操作。

在 C 标准中，它说：

6.5.2.2 函数调用

¶7 如果表示被调用函数的表达式具有包含原型的类型， 参数被隐式转换，就像通过赋值一样，转换为 对应的参数，取每个参数的类型为不合格版本 其声明的类型。函数原型声明器中的省略号表示 参数类型转换在最后一个声明的参数之后停止。默认参数 提升是在尾随参数上执行的。

当然printf()的声明类型是：

int printf(const char * restrict format, ...);

因此，a 和 b 的值位于最后声明的参数之后，并受“默认参数提升”的约束。它们在第 6 段中（部分）指定：

¶6 如果表示被调用函数的表达式的类型不包含 原型，整数提升对每个参数执行，参数 将类型 float 提升为 double。这些被称为 default 参数 促销。 …

你必须再往前走一点才能找到整数促销：

6.3.1 算术操作数

6.3.1.1 布尔值、字符和整数

¶2 可以在表达式中使用 int 或 unsigned int 的任何位置 使用：

• 具有整数类型的对象或表达式（int 或 unsigned int 除外） 其整数转换等级小于或等于int 的等级并且 unsigned int。
• _Bool、int、signed int 或 unsigned int 类型的位字段。

如果int 可以表示原始类型的所有值（受宽度限制，对于 位域），该值被转换为int；否则，它将转换为unsigned int。这些被称为整数提升。⁵⁸⁾ 整数促销。

¶3 整数提升保留值，包括符号。如前所述，无论是 ‘‘plain’’ char 被视为已签名是实现定义的。

等级的概念在 §6.3.1.1 ¶1 中有定义，我不会引用它（它相当长且非常详细）。

关键是较小的类型（如char）被提升为int，并保留包括符号在内的值。而你所看到的正是这一点。

---

测试代码

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    unsigned char a1 = 10;
    unsigned char b1 = ~a1;
    printf("a1 = %d, b1 = %d\n", a1, b1);

    int a2 = 10;
    int b2 = ~a2;
    printf("a2 = %d, b2 = %d\n", a2, b2);

    return 0;
}

输出：

a1 = 10, b1 = 245
a2 = 10, b2 = -11

Answer 3

无符号字符

a

|128|64|32|16|8|4|2|1|
|0  |0 |0 |0 |1|0|1|0|

等于10

~是位否定

(unsigned char)~a

|128|64|32|16|8|4|2|1|
|1  |1 |1 |1 |0|1|0|1|

等于245

由于8b char 小于32b int，该值被扩展为32b，但在调用printf() 时符号被保留。

内部

Two's complement 是 usually 用于签名操作。让我们期望sizeof(int) 等于4B（32bit's）。 （int 的大小取决于架构。）

10 在 4B

|0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |1|0|1|0|

~10 在 4B

|1|1|1|1| |1|1|1|1| |1|1|1|1| |1|1|1|1| |1|1|1|1| |1|1|1|1| |1|1|1|1| |0|1|0|1|

在decimal中获取价值

• ~否定值
• 加1
• 更改标志

所以你有

- |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |0|0|0|0| |1|0|1|1|

它等于十进制的-11

unsigned char 在按位求反运算中有什么用？

通过使用unsigned char，你得到了8位的unsigned，这意味着值0..255。 (2^8 -1)

所以对于signed char，你有-127..127 的值。 (+/-)2^7 -1

无符号字符仅表示：在执行算术运算时，使用最高有效位而不是将其视为 +/- 符号的位标志。

Answer 4

每当~ 用于小整数类型 的操作数时，例如char、unsigned char、short 等，该操作数总是隐式提升为int 类型.这被称为整数提升规则。

这意味着无论您的示例中的a 是什么字符类型，它都会被提升为int，这是一个有符号类型。表达式~a 等价于~(int)10。结果将是（假设是 32 位 CPU）0xFFFFFFF5，用二进制补码表示为 -11。

但是，当您将此数字存储回无符号字符时，它将被转换为值为245 的无符号类型。当您将b 声明为int 时，不会发生这种转换并且值仍然是-11。

以上就是为什么~ 是一个相当危险的运算符使用的原因。在更复杂的表达式中，它可能会产生由符号的无声变化引起的非常微妙的错误。

Answer 5

int 变量存储32 bits，第一位代表数字的符号。 如果该位打开，则该数字为负数。

负数表示如下：

-1 | 11111...111
-2 | 11111...110
-3 | 11111...101
-4 | 11111...100

序列几乎与正整数相同，但以reversed 的顺序排列。