C 的比较错误与层次提升

Question

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned int x=1;
    char y=-1;
    if (x>y)
    {
        printf("x>y");
    }
    else if(x==y)
        printf("x=y");
    else
        printf("x<y");
    return 0;
}

我在上面运行代码的时候，会执行最后一个else的printf，这真的很尴尬，因为x是1，y是-1。

我认为比较“x>y”与分层提升有一些关系，因为当我将 x 的类型更改为“int”而不是“unsigned int”时，它确实是正确的。 这个问题真的很有趣..欢迎任何答案/思考/建议。

Answer 1

根据标准，实际上是正确的。

首先，定义char是signed还是unsigned是实现。

如果char 是unsigned，则初始化将使用模运算，因此初始化为-1 将初始化为unsigned char 的最大值——保证大于1。比较将转换在进行比较之前将 char 到 unsigned（不会更改值）。

如果char 是signed，则比较会将具有-1 值的char 转换为unsigned 类型（因为x 是unsigned 类型）。除了unsigned 类型之外，该转换再次使用模运算（因此-1 将转换为unsigned 可以表示的最大值）。这会导致值超过 1。

实际上，在编译器上调高警告级别会触发此类事情的警告。这在实践中是一个好主意，因为可以说代码的行为方式不太直观。

Answer 2

为了比较，y 被 提升 从类型 char 到类型 unsigned int。但是，无符号类型不能表示负值；相反，-1 被解释为UINT_MAX，这绝对不小于1。

Answer 3

这叫Type Promotions

那么规则（您也可以在 K&R2 的第 44 页或较新的 ANSI/ISO C 标准的第 6.2.1 节中找到）大致如下：

1，首先，在大多数情况下，char 和 short int 类型的值会立即转换为 int。

2、如果一个操作涉及两个操作数，其中一个是long double类型，另一个转换为long double。

3、如果一个操作涉及两个操作数，其中一个是double类型，另一个转换为double。

4、如果一个操作涉及两个操作数，其中一个是float类型，另一个转换为float。

5、如果一个操作涉及两个操作数，其中一个是long int类型，另一个转换为long int。

6、如果一个运算同时涉及有符号和无符号整数，情况就复杂一些。如果无符号操作数较小（也许我们正在对unsigned int 和long int 进行操作），使得较大的有符号类型可以表示较小的无符号类型的所有值，那么无符号值将转换为较大的值，有符号类型，结果具有更大的有符号类型。否则（即，如果有符号类型不能表示无符号类型的所有值），则将两个值都转换为通用无符号类型，并且结果具有该无符号类型。

7、最后，当使用赋值运算符为变量赋值时，如果 (a) 值和变量都具有算术类型（即整数或浮点数），则它会自动转换为变量的类型点），或者（b）值和变量都是指针，其中一个或另一个是void *类型。

Answer 4

根据 C 标准（6.5.8 关系运算符）

3 如果两个操作数都有算术类型，通常的算术 执行转换。

进一步（6.3.1.1 布尔、字符和整数，#2）

如果一个 int 可以表示原始类型的所有值（受限制 通过宽度，对于一个位域），该值被转换为一个 int； 否则，它将转换为无符号整数。这些被称为 整数促销。

最后（6.3.1.8 常用算术转换）

否则，对两个操作数都执行整数提升。然后 以下规则适用于提升的操作数

...

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。

因此在表达式中

x > y

字符 y 被提升为类型 int。由于unsigned int（对应于x）和int具有相同的排名，因此根据最后的报价y被解释为unsigned int。它的所有位都已设置，并且对应于可以存储在 unsigned int 类型中的最大值。 这样你就有了

UINT_MAX > 1
^^^^^^^^  ^^^
   y       x

Answer 5

运行这个：

int main()
{
    unsigned int x=1;
    char y=-1;
    printf("x : %#010x\n", x);
    printf("y : %#010x\n", y);
    return 0;
}

这将输出变量的十六进制值：

x : 0x00000001
y : 0xffffffff

我还需要继续吗...？

Answer 6

问题是将有符号类型与无符号类型进行比较。 有符号变量，例如char y，通常使用一位作为符号存储，在负数时使用值的 2 位补码。 因此，char y = -1; 为您提供 y 的一般表示：

 vvvvvvv value  : 1111111
11111111
^ sign : negative

2-bit complement: invert all bits and add one = (0000000 + 1) = 1

意思是你的比较确实if (binary 1 > binary 11111111)

Answer 7

C++ 语言编译器尝试提升如果没有精确匹配的类型（如在我们的示例中：显然 char 不是 unsigned int）。 不幸的是，这种提升的方向是从不太精确的类型转向更精确的类型，反之亦然。这意味着，任何 char 都可以提升为 int，但不能将 int 提升为 char。

预计编译器会通知您它无法找到最佳候选者并且编译将失败。

负数用管理所谓的补码数的规则来表示。 要表示char = -1，将所有位反转并加一：

0000 0001 
1111 1110 
+       1 
1111 1111

现在，当提升发生时，char 隐式提升为 4 个字节。它与尝试用 4 字节 int 表示 -1 的过程相同：

0000 0000 0000 0001 
1111 1111 1111 1110 
+                 1 
1111 1111 1111 1111

该值现在被视为无符号，如下面的代码所示：

int main(){
    int y = -1;
    cout << y << endl;             //if x is an int: x > y
    cout << unsigned(y) << endl;   //if x is an unsigned int y is now treated as UINT_MAX: x < y 
    return 0;
}

哪个打印：

-1
4294967295

因此，x < y 的评估将为真。

这里有一些进一步的细节：

• typecasting to unsigned in C
• why unsigned int 0xFFFFFFFF is equal to int -1?