如果没有必要，是否应该使用无符号整数？答案

【问题标题】：Should unsigned ints be used if not necessary?如果没有必要，是否应该使用无符号整数？
【发布时间】：2012-08-26 20:56:05
【问题描述】：

如果不需要额外的值范围，是否应该将变量声明为无符号整数？例如，在 for 循环中声明变量时，如果您知道它不会是负数，这有关系吗？一个比另一个快吗？像在 C++ 中一样声明 unsigned int 是不是很糟糕？

重申一下，是否应该这样做即使不需要额外的范围？我听说应该避免使用它们，因为它们会引起混淆（IIRC 这就是 Java 没有它们的原因）。

【问题讨论】：

在没有必要的时候做anything有什么用？
@BoPersson：如果有人问“披萨还是汉堡包？”，他可能不会根据其中一个是否“必要”来回答“是”或“否”。这里的情况类似。 :)
我更多地将其视为“如果我不饿，我应该吃东西吗？”。但我们可能会以不同的方式解读这个问题。
我觉得有趣的是，这个其他问题本质上是重复的，但得出相反的结论：stackoverflow.com/questions/22587451/…

【解决方案1】：

当无符号整数具有负值没有意义时，您应该使用它们。这完全独立于范围问题。所以是的，你应该使用无符号整数类型即使不需要额外的范围，不，如果没有必要，你不应该使用unsigned ints（或其他任何东西），但你需要修改你对什么是必要的定义。

【讨论】：

@H2CO3：这就是例外。魔法值很糟糕。
“当无符号整数具有负值没有意义时，您应该使用它们。” 为什么？你可以很容易地使这个论点“如果它们的值大于 32767 没有意义，你应该使用有符号整数。”
@BenjaminLindley：是的，所以？ signed char 的范围至少为 -128 到 127，long 的范围至少为 -2,147,483,647 到 2,147,483,647。这与“使用有符号整数，如果它们的值大于 32767 没有意义”有什么关系？
@BenjaminLindley 也许我不应该将讨论转移到其他整数类型，但我的观点是 OP 对“必要”的定义似乎仅与范围有关，而我认为应该考虑程序逻辑优先。
@BenjaminLindely：如果我有一个计算读取字符数的程序，这可能是负数吗？我可以有负数量的苹果吗？我通常使用unsigned 来表示数量和大小。我从来没有遇到过负尺寸的实物。例如，一棵树可以有负周长吗？我让编译器帮助识别或预防缺陷。

【解决方案2】：

使用 uints 的原因是它为编译器提供了更广泛的优化。例如，如果它知道 x 是正数，它可以用 'x' 替换 'abs(x)' 的实例。它还开辟了各种仅适用于正数的按位“强度减少”。如果您总是将一个 int 乘以/除以 2 的幂，那么编译器可能会用位移（即 x*8 == x

另一个例子可能是方程y = 16 * x + 12。如果 x 可以为负数，则需要进行乘法和加法。然而，如果 x 总是正数，那么不仅 x*16 项可以用 xy = (x<<4) | 12。

一般来说，“无符号”限定符为编译器提供了有关变量的更多信息，这反过来又允许它进行更多优化。

【讨论】：

不幸的是，这很合理，但这是错误的。在大多数系统上，x * 8 和 x << 3 即使对于负符号整数也是可以互换的。编译器知道，并且会使用移位。顺便说一下，我认为您的意思是二进制 OR：(x << 4) | 12，也在大多数系统上对有符号整数有效。
刚刚注意到 OR 问题，已修复。不过，我不太确定这种转变，除非
这是关于右移的，当你想用它来除法时，需要保留符号位。 x86 程序集有 sar（算术右移）指令，其行为与 shr（右移）指令不同。左移不存在这个问题。此外，舍入会使除法问题复杂化，但乘法/左移也不存在舍入问题。
“原因”——好像有一个单一原因？号-1。
程序员最关心的应该是正确的代码，只有在确定必要时才应该进行优化。使用无符号可能会引入意外错误。

【解决方案3】：

通常情况下，您应该使用无符号整数。

它们在溢出时的未定义行为等方面更具可预测性。
这本身就是一个很大的话题，所以我不会多说。
除非您确实需要有符号值，否则避免使用有符号整数是一个很好的理由。

此外，它们在范围检查时更容易使用 - 您不必检查负值。

典型的经验法则：

如果您正在编写带有 index 作为控制变量的正向 for 循环，您几乎总是需要无符号整数。事实上，你几乎总是想要size_t。
如果您正在编写一个以索引作为控制变量的反向for 循环，出于显而易见的原因，您可能应该使用有符号整数。可能ptrdiff_t 可以。

要小心的一件事是在不同大小的有符号和无符号值之间进行转换。
您可能需要仔细检查（或三重检查）以确保演员表按您预期的方式工作。

【讨论】：

“这本身就是一个很大的话题，所以我不会多说。” -- 请至少说一下一些事情 i> 关于它，因为我不知道你在说什么。
因为定义的溢出不会导致恶魔飞出你的鼻子。 (catb.org/jargon/html/N/nasal-demons.html)
@BenjaminLindley：您是否需要数据本身的范围并不重要。很有可能，你没有。但重要的是您是否可能需要中间计算的范围。很有可能，你很有可能。如果他不这样做，那么问题就没有意义了（我写这篇文章时甚至没有看到那个编辑）。不过，您可能会觉得 this read 很有趣。
@Mehrdad：如果您可能需要更大的整数，那么您应该使用更大的整数类型，不要让整数简单地溢出。
@Mehrdad：我阅读了链接。使用更大的整数仍然是正确的，而让整数溢出是错误的，即使后者在某些情况下工作正常。

【解决方案4】：

int 是通用整数类型。如果您需要一个整数，并且int 满足您的要求（范围 [-32767,32767]），请使用它。

如果你有更专业的目的，那么你可以选择其他的。如果您需要一个数组索引，请使用size_t。如果您需要向量的索引，请使用std::vector<T>::size_type。如果您需要特定尺寸，请从<cstdint> 中挑选一些东西。如果您需要大于 64 位的内容，请查找 gmp 之类的库。

我想不出任何使用unsigned int 的好理由。至少，不是直接的（size_t 和来自<cstdint> 的一些特定大小的类型可能是unsigned int 的类型定义）。

【讨论】：

【解决方案5】：

当值不能为负时系统使用unsigned的问题不是Java没有unsigned，而是具有无符号值的表达式，尤其是与有符号值混合时，有时会给出如果您将 unsigned 视为具有移位范围的整数类型，则会产生令人困惑的结果。 Unsigned 是一种模块化类型，而不是将整数限制为正数或零。

因此，传统观点认为，当您需要模块化类型或按位操作时，应使用unsigned。这种观点在 K&R 中是隐含的——看看 int 和 unsigned 是如何使用的——在 TC++PL（第 2 版，第 50 页）中更明确：

unsigned 整数类型非常适合将存储视为位数组的用途。使用unsigned 而不是int 来获得更多位来表示正整数几乎从来都不是一个好主意。通过声明变量unsigned 来确保某些值是正数的尝试通常会被隐式转换规则打败。

【讨论】：

【解决方案6】：

在几乎所有架构中，有符号操作和无符号操作的成本是相同的。因此，在效率方面，您不会因使用无符号签名而获得任何优势。但正如你所指出的，如果你使用 unsigned 你会有更大的范围

【讨论】：

“如果你使用无符号，你会有更大的范围”——这仅适用于具有相同长度的整数。有符号长整数可以保存比无符号字节更大的值。
@H2CO3 当然基本类型应该相同（比较只在 int 和 int、long 和 long 之间有效，...）
我想你会发现签名和未签名表单的范围（最大-最小值）完全相同。（至少对于二进制补码形式）。
@MichaelAnderson 如果你的意思是总分，是的，你是对的。

【解决方案7】：

即使您的变量只应采用非负值 unsigned 也可能是一个问题。这是一个例子。假设要求程序员编写代码以打印所有整数对 (a,b)，其中 0

for (unsigned b = 0; b <= n; b++)
   for (unsigned a=0; a <=b-1; b++)
       cout << a << ',' << b << n ;

这很容易纠正，但是用 unsigned 思考不如用 int 思考自然。

【讨论】：

我想你的意思是b-1 在第一次迭代中将是UINT_MAX，因此与预期的非常不同。但是由于其他原因，代码是错误的。为什么你会想 a < b，然后写a <=b-1？你通过使用毫无意义的神秘表达来引入错误；前者会工作。为什么在内部循环中增加b，而不是a？（以及为什么使用后增量......我猜是因为所有 2 位教程仍然可以，遗憾的是）