有符号和无符号整数表达式与 0x80000000 之间的比较

Question

我有以下代码：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 0x80000000;
    if(a == 0x80000000)
        a = 42;
    cout << "Hello World! :: " << a << endl;
    return 0;
}

输出是

Hello World! :: 42

所以比较有效。但是编译器告诉我

g++ -c -pipe -g -Wall -W -fPIE  -I../untitled -I. -I../bin/Qt/5.4/gcc_64/mkspecs/linux-g++ -o main.o ../untitled/main.cpp
../untitled/main.cpp: In function 'int main()':
../untitled/main.cpp:8:13: warning: comparison between signed and unsigned integer expressions [-Wsign-compare]
     if(a == 0x80000000)
             ^

所以问题是：为什么 0x80000000 是一个无符号整数？我可以让它以某种方式签名以消除警告吗？

据我了解，0x80000000 将是 INT_MIN，因为它超出了正整数的范围。但是为什么编译器会假设我想要一个正数？

我在 linux 上使用 gcc 版本 4.8.1 20130909 进行编译。

Answer 1

0x80000000 是一个无符号整数，因为该值太大而无法放入 int 中，并且您没有添加任何 L 来指定它是一个长整数。

发出警告是因为 C/C++ 中的 unsigned 具有非常奇怪的语义，因此通过混淆有符号和无符号整数很容易在代码中出错。这种混合通常是错误的来源，特别是因为标准库出于历史的意外选择使用无符号值来表示容器的大小 (size_t)。

我经常用一个例子来说明问题考虑得多么微妙

// Draw connecting lines between the dots
for (int i=0; i<pts.size()-1; i++) {
    draw_line(pts[i], pts[i+1]);
}

这段代码看起来不错，但有一个错误。如果pts 向量是空的，pts.size() 是0，但令人惊讶的是，pts.size()-1 是一个巨大的无意义数字（今天通常是 4294967295，但取决于平台）并且循环将使用无效索引（具有未定义的行为）。

在此处将变量更改为size_t i 将删除警告，但不会有帮助，因为仍然存在相同的错误...

问题的核心在于，对于无符号值a < b-1 和a+1 < b 即使对于非常常用的值（例如零）也不是一回事；这就是为什么将无符号类型用于非负值（如容器大小）是一个坏主意并且是错误的来源。

另请注意，您的代码在该值不适合整数的平台上是不正确的可移植 C++，因为溢出的行为是为 unsigned 类型定义的，但不是为常规整数定义的。依赖于整数超过限制时发生的情况的 C++ 代码具有未定义的行为。

即使您知道在特定硬件平台上会发生什么，请注意编译器/优化器可以假设有符号整数溢出永远不会发生：例如像a < a+1 这样的测试，其中a 是常规int 可以被 C++ 编译器认为总是正确的。

Answer 2

您似乎混淆了 2 个不同的问题：某事物的编码 和 某事物的含义。这是一个示例：您看到一个数字 97。这是一个十进制编码。但是这个数字的含义是完全不同的。它可以表示 ASCII 'a' 字符、非常热的温度、三角形中的几何角度等。您无法从编码中推断出含义。必须有人向您提供上下文（例如 ASCII 地图、温度等）。

回到你的问题：0x80000000 是编码。而INT_MIN 是意义。没有可互换性，也没有可比性。在某些上下文中的特定硬件上，它们可能相等，就像 97 和 'a' 在 ASCII 上下文中相等。

编译器会警告您含义中的歧义，而不是编码中的歧义。赋予特定编码意义的一种方法是强制转换运算符。喜欢(unsigned short)-17 或(student*)ptr;

在 32 位系统或具有向后兼容性的 64 位系统上，int 和 unsigned int 具有 32 位编码，就像在 0x80000000 中一样，但在 64 位系统上，MIN_INT 不等于这个数字。

无论如何 - 您的问题的答案：为了删除警告，您必须为比较的左右表达式提供相同的上下文。 您可以通过多种方式做到这一点。例如：

(unsigned int)a == (unsigned int)0x80000000 或(__int64)a == (__int64)0x80000000 甚至是疯狂的(char *)a == (char *)0x80000000 或任何其他方式只要你保持以下规则：

1. 您不要降级编码（不要减少它所需的位数）。就像(char)a == (char)0x80000000 不正确，因为您将 32 位降级为 8 位
2. 您必须为 == 运算符的左侧和右侧提供相同的上下文。就像(char *)a == (unsigned short)0x80000000 不正确，会产生错误/警告。

我想再举一个例子，说明编码和意义之间的区别是多么重要。看代码

char a = -7;  
bool b = (a==-7) ? true : false;

'b' 的结果是什么？答案会让你震惊：它是未定义的。 一些编译器（通常是 Microsoft Visual Studio）将编译一个程序 b 将得到 true 而在 Android NDK 编译器上 b 将得到 false。 原因是Android NDK将'char'类型视为'unsigned char'，而Visual Studio将'char'视为'signed char'。所以在Android手机上-7的编码实际上是249的意思，并不等于(int)-7的意思。 解决此问题的正确方法是专门将 'a' 定义为有符号字符：

 signed char a = -7;  
 bool b = (a==-7) ? true : false;

Answer 3

0x80000000 默认被认为是无符号的。 您可以避免这样的警告：

    if (a == (int)0x80000000)
        a=42;

评论后编辑：

另一种（也许更好）的方式是

    if ((unsigned)a == 0x80000000)
        a=42;