打印值 0x89 (-119) 时的奇怪输出

Question

正如标题所说，运行以下代码时，我得到了一个“奇怪”的结果：

#include <stdio.h>

int main()
{
    char buff[4] = {0x17, 0x89, 0x39, 0x40};
    unsigned int* ptr = (unsigned int*)buff;
    char a = (char)((*ptr << (0*8)) >> (3*8));
    char b = (char)((*ptr << (1*8)) >> (3*8));
    char c = (char)((*ptr << (2*8)) >> (3*8));
    char d = (char)((*ptr << (3*8)) >> (3*8));

    printf("0x%x\n", *ptr);
    printf("0x%x\n", a);
    printf("0x%x\n", b);
    printf("0x%x\n", c);
    printf("0x%x\n", d);

    return 0;
}

输出：

0x40398917
0x40
0x39
0xffffff89
0x17

为什么我没有收到0x89？

Answer 1

这是因为您的 char 变量已签名，并且在升级时它们正在进行符号扩展（在这种情况下升级为更广泛的类型）。符号扩展是在进行此促销时保留符号的一种方式，以便-119 保持为 -119，无论是 8 位、16 位还是更宽的类型。

您可以通过显式使用unsigned char 来修复它，因为至少在C 中，char 是有符号还是无符号是特定于实现的。来自C11 6.2.5 Types /15：

实现应将 char 定义为与有符号字符或无符号字符具有相同的范围、表示和行为。

符号扩展不适用于无符号类型，因为它们是……嗯，无符号 :-)

Answer 2

char，默认情况下，是有符号的——这意味着数字从 -128 到 127。除此之外的任何数字都不适合。如果您将char 更改为unsigned char，您将获得您期望的数字。

Answer 3

使用memcpy 而不是演员

char buff[4] = {0x17, 0x89, 0x39, 0x40};
unsigned int* ptr = (unsigned int*)buff;

这是不正确的：buff 不指向 int 对象或数组，因此未定义转换 (unsigned int*)buff。

将buff 重新解释为unsigned int 的安全方法是使用memcpy：

char buff[4] = {0x17, 0x89, 0x39, 0x40};
unsigned int ui;
assert (sizeof ui == sizeof buff);
memcpy (buff, &ui, sizeof ui);

当然，当使用memcpy 时，您无法确保复制的位表示对目标类型有效。

一种可移植但退化的方法是检查表示是否与现有对象匹配（注意，以下是愚蠢的代码）：

char *null_ptr = 0;
char null_bytes[sizeof null_ptr] = {0};
if (memcmp (null_ptr, null_bytes, sizeof null_bytes)==0) {
    char *ptr2;
    memcpy (null_bytes, ptr2, sizeof null_bytes);
    assert (ptr2 == 0);
}

此代码使用memcpy 并具有完全定义的行为（即使无用）。 OTOH，

的行为

int *ptr3 = (int*)null_bytes;

未定义，因为null_bytes 不是int 或unsigned int 的地址。