【问题标题】：Converting from smaller data type to bigger and vice versa从较小的数据类型转换为较大的数据类型，反之亦然
【发布时间】：2020-01-13 20:00:56
【问题描述】：

我有这个 C 代码，它试图将 signed short 存储在 signed char 中。 signed char 范围是 [-128,127] 和 signed short 范围是 [-32768, 32767]。

signed char sChar = SCHAR_MAX;
printf("Signed Char: %d", sChar);

signed short sShort = SHRT_MAX;
printf("\nSigned Short: %d", sShort);

sChar = sShort;
printf("\nSigned Short to Signed Char: %d", sChar);

输出：

Signed Char: 127
Signed Short: 32767
Signed Short to Signed Char: -1

我认为这是在后台发生的。

signed short in bits: 0111       1111   1111  1111 (32767)
signed char in bits: <discarded bits>   1111  1111 (-1)

基本上，它从右侧复制所有位并丢弃剩余的位。 TL;DR 将其截短以将其存储在 char 中，因此我们会丢失信息。

问题从这里开始。以上信息是为了提供背景信息。

假设我给signed char -1 并尝试将其存储在signed short 中。 signed short 中的值将是 -1。如果用二进制表示，它将是：

signed char in bits:              1111  1111 (-1)
signed short in bits: 1111  1111  1111  1111 (32767)

我的问题是编译器如何在后台将 char 分配给 short？ 这绝对不是像上面那样的一对一复制。我的猜测是它将位向右移动，而对剩余的位则表示恭维。

          1111 1111 // Signed Char
1111 1111 0000 0000 // Shifting bits
1111 1111 1111 1111 // Ones' complimenting the right 8 bits

【问题讨论】：

查看汇编代码示例 - godbolt.org/z/UT2PSF
第二个是整数提升。
有符号溢出未定义；但是，通过假设它不会发生来尝试优化编译器，您会得到这个。实际上，直到最近才定义它，因此大多数供应商都害怕彻底破坏。
Out of rage assignment is implementation defined C11 Standard - 6.2.5 Types(p3)

标签： c bit signed

【解决方案1】：

这不是一个完整而好的答案，因为我想睡觉，但我认为可能对你有所帮助。

我会尽快编辑它。

代码

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

#show bits
//https://stackoverflow.com/questions/111928/is-there-a-printf-converter-to-print-in-binary-format

void printbitsc( signed char x)
{
    for(int i=sizeof(x)<<3; i; i--)
        putchar('0'+((x>>(i-1))&1));
}

void printbitss( signed short x)
{
    for(int i=sizeof(x)<<3; i; i--)
        putchar('0'+((x>>(i-1))&1));
}

//https://www.geeksforgeeks.org/little-and-big-endian-mystery/

/* function to show bytes in memory, from location start to start+n*/
void show_mem_rep(char *start, int n)  
{ 
    int i; 
    for (i = 0; i < n; i++) 
         printf(" %.2x", start[i]);
     
    printf("\n");
 
    if (start[0]==0x67)
        printf("little endian\n"); 
    else
        printf("big endian\n"); 
    
} 

int main(int argc, char const *argv[]) {

    int i = 0x01234567; 
    show_mem_rep((char *)&i, sizeof(i)); 
    
    printf("%zu\n",sizeof (signed short));
    printf("%zu\n",sizeof (signed char));

    signed char sChar = SCHAR_MAX;
    printf("Signed Char: %d\n", sChar);
    printbitsc(sChar);

    signed short sShort = SHRT_MAX;
    printf("\nSigned Short: %d\n", sShort);
    printbitss(sShort);

    sChar = sShort;

    printf("\nSigned Short to Signed Char: %d\n", sChar);
    printbitsc(sChar);
  

    signed char ssChar = SCHAR_MAX;
    printf("Signed Char: %d\n", ssChar);
    printbitsc(ssChar);

    signed short ssShort = SHRT_MAX;
    printf("\nSigned Short: %d\n", ssShort);
    printbitss(ssShort);

    ssShort=ssChar;

    printf("\nSigned Short to Signed Char: %d\n", ssShort);
    printbitsc(ssShort);


    return 0;
}

在内存中以相反的顺序存储内存中的小端数据，即0x01: 1内存中的值存储：0x10:1111_0000:240 （改变一和零的顺序）

所以在第一种情况下，我们会遇到截断情况

ss：0111_1111_1111_1111 7 F F F

我们实际拥有的内存：F F F 7

为了

sc：0111_1111 7楼

在内存中我们实际上有：F 7

现在通过分配ss 内存的第一个元素，即FF 将截断并放置在16 位sc 位置。

F F -> F 7

现在我们实际上在内存中：1111_1111

让我们把它翻译成人类可读的数字（我从二进制补码转换为十进制）

首先第一个意思是减号（1：-）现在我们通过跟踪转换算法到达：111_1111：minus [ not( 111_1111) + 1] = minus[(000_0000)+1] = minus [1] = -1

最后我们在sc变量上到达-1。

在第二种情况下，将累积整数提升。

sc：0111_1111 7楼

内存：F 7

ss：0111_1111_1111_1111 7 F F F

内存：F F F 7

我们使用内存 F7 想要进入 FFF7 所以必须通过添加多余的 0 将 F7 提升为 16 位长度。

这些零添加在第一个元素之后，F7 更改为 F700。

现在的问题是F700 如何到达 16 位长度的地方。

F700 -> F F F 7

之后我们在一个 16 位长度的变量上面对 F700。

我们知道F700实际上代表了这些位模式：0000_0000_0111_1111 当我们用普通的printf()阅读它时，它会显示007F。

通过简单的二进制到十进制转换007F等于127。

待办事项

编辑帖子以使其更好

【讨论】：

【解决方案2】：

编译器如何在后台将 (signed) char 赋值给 short？

抛开底层的位机制。值被复制。

当从任何数字类型转换到另一个数字类型时会发生这种情况。

当目标类型缺少值时，结果取决于类型。使用 signed 整数类型：“新类型是有符号的，并且值不能在其中表示；结果是实现定义的，或者引发了实现定义的信号”C11dr §6.3.1.3 3

如果你必须知道，符号位很可能是sign extended。

【讨论】：