从 uint16_t 转换为 int32_t 需要中间转换为 int16_t答案

【问题标题】：Casting from uint16_t to int32_t needs an intermediate cast to int16_t从 uint16_t 转换为 int32_t 需要中间转换为 int16_t
【发布时间】：2020-05-06 19:29:08
【问题描述】：

见我下面的代码。我很困惑为什么我需要先将变量 var_u16 转换为 int16_t 然后再转换为 int32_t 以正确解释为 MyFunc( )。

我原以为var_u16 的最高有效位为 1，当简单地转换为 int32_t 时，编译器会理解这是一个负值。

相反，它仍然被解释为无符号值。为什么需要先将中间转换为 int16_t？

我正在使用 gcc 8.3.0

#include <stdio.h>

void MyFunc(int32_t s32Var)
{
    printf("%d\n", s32Var);
}

int main()
{
    uint16_t var_u16 = 0x8000;
    MyFunc((int32_t)var_u16);          // prints 32768  
    MyFunc((int32_t)(int16_t)var_u16); // prints -32768 

    return 0;
}

【问题讨论】：

标签： c casting type-conversion unsigned signed

【解决方案1】：

这里发生的是值正在从一个无符号的 16 位数字转换为一个有符号的 32 位数字。底层表示不相关。

由于可以存储在uint16_t 中的任何值也可以存储在int32_t 中，因此在转换为新类型时该值不变。因此，值为 32768 的 uint16_t 变为值为 32768 的 int32_t。

随着中间转换为int16_t，情况发生了变化，因为值 32768 无法存储在该类型中，因此该值经历了实现定义的转换，导致int16_t 类型的表达式具有值 -32768。

【讨论】：

【解决方案2】：

在第一种情况下，值不变。这是因为int32_t 可以代表uint16_t 的所有值。当你投射它时，你会保留 0x8000 的值，它只是用零填充。

编译器会理解这是一个负值

这是不正确的。 0x8000 是一个完全有效的正数，如果有两种表示形式。

int16_t 不能保存uint16_t 的所有值，0x8000 是这些值之一。相反，32768 在这种情况下变为 -32768。当您转换为int32_t 时，您将签名扩展int16_t，同时保留-32768。

【讨论】：

好的，现在我明白了。谢谢
您的声明“相反，32768 变为 -32768”。这个我完全不明白。位表示不会仍然完全相同吗？我想我正试图准确地了解引擎盖下发生的事情。那么会有一些标志说这个值现在应该被视为签名吗？
在 16 位的二进制补码表示中，位模式 0x8000 相当于数字 -32768。在无符号表示中，位模式0x8000 等价于 32768。您要求int16_t 保存数字 32768，这是它完全无法做到的。
我知道，但就编译器下面发生的情况而言。它怎么知道当我们转换为 int16_t 时，它现在应该将此值视为有符号值，即使位模式仍然相同？
编译器生成以特定方式处理的代码。没有任何东西将任何变量标记为特定类型。根据您提供的代码，编译器确切地知道一切是什么类型。如果它知道它已签名，那么它会生成将其用作已签名的指令。如果它知道它是 16 位的，它会生成将其用作 16 位的指令。

【解决方案3】：

int32_t 类型的对象可以存储uint16_t 类型的值。

来自 C 标准（6.2.6.2 整数类型）

5 未指定任何填充位的值。54) 有效（非陷阱）有符号整数类型的对象表示，其中符号位为零是对应的有效对象表示无符号类型，并且应该代表相同的值。

当一个带符号整数类型的对象（例如int16_t）被转换为更大的整数类型（例如int32_t）时，如果该对象具有负值，则其符号位被传播到更大的整数类型。

例如，如果您有以下声明

signed char c = -1;

那么它在两个的恭维系统中具有内部表示，例如

11111111

如果你把它转换成 int16_t 或 uint16_t 然后喜欢

int16_t i = c;
uint17_t ui = c;

那么在这两种情况下，内部表示都会看起来很像

11111111 11111111

但是，如果您有一个无符号字符类型的对象，例如

unsigned char c = 255;

具有类似的内部表示

11111111

那么在这种情况下，变量 i 和 ui 声明如下

int16_t i = c;
uint17_t ui = c;

将具有以下内部表示

00000000 11111111

因为值255 是这些类型的对象的有效值。

【讨论】：