c: 将 char 值类型转换为 unsigned short答案

【问题标题】：c: type casting char values into unsigned shortc: 将 char 值类型转换为 unsigned short
【发布时间】：2019-04-16 08:42:43
【问题描述】：

从一个伪代码sn-p开始：

char a = 0x80;
unsigned short b;
b = (unsigned short)a;
printf ("0x%04x\r\n", b); // => 0xff80

根据我目前的理解，“char”既不是有符号字符也不是无符号字符，而是第三种类型的符号。

为什么会发生“a”是第一个符号从（可能取决于平台）扩展为 8 位存储到（可能又是特定于平台）16 位有符号短符号，然后转换为无符号短符号？

有确定扩展顺序的c标准吗？

本标准是否以任何方式指导如何处理“纯”字符（我曾将其称为 X-char，x 表示未确定的签名）的第三种类型的签名，以便结果至少是确定性的？

PS：如果在赋值行的'a'前面插入“(unsigned char)”语句，那么打印行的结果确实会变成0x0080。因此，连续只有两个类型转换将提供某些意图的预期结果。

【问题讨论】：

char 怎么可能既不是signed 也不是unsigned？这没有意义。
INT02-C. Understand integer conversion rules?
为什么在处理数字时不使用signed char 而不是unsigned char，而在处理字符时使用char？
@FiddlingBits -- char、signed char 和 unsigned char 根据标准是不同的类型，因此混淆是可以理解的。可移植代码不能将裸 char 视为 signed 或 unsigned，除非该实现细节已知。
@David：感谢“便携式代码”的措辞——这就是我真正的意思。如果您为可移植性编写代码，那么您必须将 /undecorated/ char 作为“第三种类型”处理 - 即使它与其他两种变体之一兼容 - 但您在代码编写时不会知道，只有在编译时或稍后。

标签： c casting char short

【解决方案1】：

char 类型不是“第三”符号。它是signed char 或unsigned char，具体是哪一个是实现定义的。

这是由C standard 的第 6.2.5p15 节规定的：

char、signed char、unsigned char 这三种类型是统称为字符类型。实施应将char 定义为具有相同的范围、表示和 signed char 或 unsigned char 的行为。

在您的实现中，char 似乎与signed char 相同，因此由于值为负数且目标类型为无符号，因此必须对其进行转换。

第 6.3.1.3 节规定了整数类型之间的转换如何发生：

1 当一个整数类型的值被转换为另一个整数类型时以外 _Bool ,如果值可以用新的类型表示，则不变。

2 否则，如果新类型是无符号的，则值为通过重复加或减一多来转换新类型可以表示的最大值直到值在新类型的范围内。

3 否则，新类型有符号，值不能代表其中；结果是实现定义的或引发了实现定义的信号。

由于值 0x80 == -128 不能在 unsigned short 中表示，因此第 2 段中的转换发生。

【讨论】：

convert -128 to unsinged short => -128 + (USHRT_MAX + 1) = (65535 + 1) - 128 = 65408 = 0xff80（现实世界的实现可能使用不同的数学和逻辑）
任何地方都没有符号扩展。转换为更大的类型是赋值时的左值转换。您引用了标准的正确部分，但这不是符号扩展。符号扩展名是 char c = -128; int i = c; printf("%x", i); 给出 0xffffff80 而不是 0x80。
澄清一下，“在您的实现中，char 似乎与signed char 相同，因此当值转换为更大的类型时会发生符号扩展。”仅当值转换为更大的 signed 类型时才为真。这里不是这样，所以这部分是不正确的。
@Lundin 很好的澄清。虽然在双补码实现中它的效果相同，但在一般情况下并不一定如此。已更新以反映。

【解决方案2】：

char 具有实现定义的签名。它是有符号的或无符号的，取决于编译器。在某种程度上，char 确实是第三种字符类型，请参阅this。 char 具有不确定性（非便携式）签名，因此不应用于存储原始数字。

但在这种情况下，这并不重要。

在您的编译器上，char 已签名。
char a = 0x80; 以特定于编译器的方式强制将0x80 的类型（即int）转换为char。通常在 2 的补码系统上，这将意味着 char 获得值 -128，就像这里的情况一样。
b = (unsigned short)a; 强制将char 转换为unsigned short ¹⁾。 C17 6.3.1.3 有符号和无符号整数然后说：

否则，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可以表示的最大值减一直到值在新类型的范围内。

比最大值多一个是65536。所以你可以把它想象成-128 + 65536 = 65408。
65408 的无符号十六进制表示是 0xFF80。任何地方都不会进行标志扩展！

¹⁾ 不需要演员表。当= 的两个操作数都是算术类型时，在这种情况下，右操作数会隐式转换为右操作数的类型（C17 6.5.16.1 §2）。

【讨论】：

一些编译器进一步根据其警告级别设置将警告类型转换 - 因为它有时是有符号到无符号的转换，这意味着如果符号位设置为负，结果仍然是正的，因此不受欢迎的事情有可能发生。
在你的脚注中，我认为你的意思是 = 运算符的 righthand 操作数会自动转换为 left 的类型手动操作数。
@AlexanderStohr 是的，这样的转换确实很可疑。在 gcc 上，我相信您必须明确使用 -Wconversion 才能获得警告。
@JohnBollinger 是的，当然，一个错字。已修复 - 谢谢！