混合有符号和无符号整数的不合理行为

Question

灵感来自 “当我混合有符号和无符号整数时会发生什么？”下的 blog 上的代码 sn-p，我决定使用几个不同的有符号和无符号整数值来运行它观察行为。

这里是原始的 sn-p（略有修改，但意图仍然相同）

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    unsigned int a = 6;
    int b = -20;

    int c = (a+b > 6);
    unsigned int d = a+b;

    printf("<%d,%u>", c, d);
}

输出：

现在，当我为 a = 6 和 b = -1 运行相同的程序时

输出：

如果我正确理解了 C 语言的 Integral Promotion 规则，b=-1 应该被提升为无符号整数，那将是 4294967295。就像原始示例一样，我们应该得到<1,4294967301>。但这不是我们得到的。

我能想到这种行为的唯一原因是这些隐式类型转换发生在算术运算之后。但是，同一篇博文还说，首先提升有符号整数，然后进行评估，这使我的推理无效。

这种行为的真正原因是什么？以及这两个示例有何不同。

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_{P.S 我知道有很多关于 SO 的问题与此问题相似/相关。但是我没有遇到任何特别解决这个问题或有助于理解此类代码 sn-p 的问题。如果发现是重复的，我很乐意接受这个问题被关闭。}

Answer 1

在

 /*unsigned*/a+/*signed*/b

b 将转换为 unsigned，因为 usual arithmetic conversions (6.3.1.8)。

转换将由repeatedly adding or subtracting one more than UINT_MAX (6.3.1.3p2) 完成，对于unsigned == uint32_t 意味着添加2^32（一次）

供参考unsigned == uint32_t:

UINT_MAX+1 == 2^32 == 4294967296

对于(unsiged)a==6 和(signed)b==-20，你会得到：

2^32-20 + 6 == 4294967282  (<= UINT_MAX)

对于(unsiged)a==6 (signed)b==-1，你得到：

2^32-1 + 6 == 4294967301 (>UINT_MAX)

现在因为这个结果大于UINT_MAX，它将环绕到5（你可以通过减去UINT_MAX+1得到，它是如何定义环绕发生的（6.3.1.3p2））。

在二进制补码体系结构中，这些规则基本上转换为一个简单的add，这意味着您也可以使用签名表示 (6-20==-14; 6-1==5) 进行操作，然后将结果重新解释为 unsigned（看起来像在第二种情况下获得 5 的更直接的方法，不是吗），但了解规则仍然很好，因为在 C 中未定义有符号溢出（C！=汇编），这为您的编译器提供了很大的转换余地如果您假设直接的 C 到程序集映射，则将代码转换成您意想不到的内容。

Answer 2

所以你应该是4294967301，但这不适合32位无符号整数，因为最大值是2^32-1或4294967295。所以4294967295 等于0xFFFFFFFF。 0xFFFFFFFF + 6 是 0x00000005。当有符号整数从2147483647 (0x7FFFFFFF) 翻转到-2147483648 (0x80000000) 时，称为溢出。当未签名从 4294967295 (0xFFFFFFFF) 滚动到 0 (0x00000000) 时，它是一个环绕。