C cast 和 char 签名

Question

最近，我读到了一个关于 C 中三种不同类型 char/unsigned char/signed char 的问题。我现在遇到的问题不是我到目前为止遇到的问题（我的程序在所有经过测试的计算机上都能正常工作，并且只针对 little-endian（基本上所有使用 Windows/Linux 的现代台式机和服务器对吗？）。我经常重用一个 char我定义的数组将“字符串”（当然不是真正的字符串）作为临时变量。例如，我没有向堆栈添加另一个字符，而是重用了数组 [0] 之类的成员之一。但是，我基于此策略一个 char 总是会被签名的事实，直到我今天读到它实际上取决于实现。如果我现在有一个 char 并且我给它分配一个负值会发生什么？

char unknownsignedness = -1;

如果我写了

unsigned char A = -1;

我认为 C 风格的转换只会重新解释位，并且 A 表示为无符号类型的值会变得不同。我对这些 C 风格的演员表只是对位的重新解释是对的吗？我现在指的是有符号 无符号转换。

因此，如果实现将 char 设置为无符号，我的程序会停止按预期工作吗？取最后一个变量，如果我现在这样做的话

if (A == -1)

我现在将 unsigned char 与 signed char 值进行比较，所以这会简单地比较不关心符号的位还是会返回 false，因为显然 A 不能为 -1？我很困惑在这种情况下会发生什么。这也是我最关心的问题，因为我经常使用这样的字符。

Answer 1

以下代码打印No：

#include <stdio.h>

int
main()
{
    unsigned char a;

    a = -1;

    if(a == -1)
        printf("Yes\n");
    else
        printf("No\n");

    return 0;
}

代码a = -1 将实现定义的值分配给a；在大多数机器上，a 将为 255。测试 a == -1 将 unsigned char 与 int 进行比较，因此适用通常的提升规则；因此，它被解释为

`(int)a == -1`

由于a 为255，(int)a 仍为255，测试结果为假。

Answer 2

unsigned char a = -1;

ISO/IEC 9899:1999 在 6.3.1.3/2 中说：

如果新类型是无符号的，则通过重复添加或转换值 比新类型所能表示的最大值减一，直到值在新类型的范围内

我们将(UCHAR_MAX+1)添加到-1一次，结果为UCHAR_MAX，显然在unsigned char的范围内。

如果 (a == -1)

6.3.1.8/1中有一段长篇：

如果两个操作数的类型相同，则不需要进一步转换。

否则，如果两个操作数都具有有符号整数类型或都具有无符号 整数类型，具有较小整数转换等级类型的操作数是 转换为具有更高等级的操作数的类型。

否则，如果具有无符号整数类型的操作数的秩大于或 等于另一个操作数的类型的等级，然后操作数与 有符号整数类型转换为无符号操作数的类型 整数类型。

否则，如果带符号整数类型的操作数的类型可以表示 无符号整数类型的操作数类型的所有值，然后 将无符号整数类型的操作数转换为 带符号整数类型的操作数。

否则，两个操作数都转换为无符号整数类型 对应带符号整数类型的操作数的类型。

unsigned char 的排名低于int。

如果int 可以表示unsigned char 可以表示的所有值（通常是这种情况），则两个操作数都转换为int，比较返回false。

如果int 不能代表unsigned char 中的所有值，这可能发生在带有sizeof(int)==sizeof(char) 的稀有机器上，那么两者都被转换为unsigned int，-1 被转换为UINT_MAX，这恰好是与UCHAR_MAX相同，比较返回true。

Answer 3

unsigned char A = -1;

结果为 255。分配或初始化时没有重新解释。 -1 只是二进制补码符号中的一堆 1 位，其中 8 个是逐字复制的。

比较有点不同，因为文字 -1 是 int 类型。

if (A == -1)

将在比较之前进行提升（隐式转换）(int)A，因此您最终会将 255 与 -1 进行比较。不相等。

是的，你必须小心普通的char。

Answer 4

我认为这个问题最好通过一个简单的例子来回答（警告：C++，但请参阅我的推理解释）：

char c = -1;
unsigned char u = -1;
signed char s = -1;
if (c == u)
        printf("c == u\n");
if (s == u)
        printf("s == u\n");
if (s == c)
        printf("s == c\n");
if (static_cast<unsigned char>(s) == u)
        printf("(unsigned char)s == u\n");
if (c == static_cast<char>(u))
        printf("c == (char)u\n");

输出：

s == c
(unsigned char)s == u
c == (char)u

C 在按原样使用时会以不同的方式处理这些值，但您是正确的，因为转换只会重新解释这些位。我在这里使用了 C++ static_cast 来表明编译器可以进行这种转换。在 C 语言中，您只需在括号中添加类型前缀即可。没有编译器检查来确保强制转换在 C 中是安全的。