将有符号的 int 转换为无符号的 short，在 C 中将负值设置为零答案

【问题标题】：Converting signed int to unsigned short with negative values being set to zero in C将有符号的 int 转换为无符号的 short，在 C 中将负值设置为零
【发布时间】：2014-06-26 23:00:00
【问题描述】：

我想知道是否有一种有效的方法将有符号整数转换为无符号短整数，其中负整数值在无符号短整数中简单地设置为 0（在 C ANSI 中）。我知道这可以通过一个简单的 if 语句来完成，如下所示：

int val1;
unsigned short val2;

val1=-5; 
if(val1<0){
   val2=0;
}else{
   val2=(unsigned short) val1;
}

这种转换在我的程序中经常发生，val1 是否定的情况非常罕见，所以每次都出现这个 if 语句似乎有点过头了。

有没有更有效的方法来进行这种转换？

【问题讨论】：

如果这是一个不常见的情况，分支预测器可能已经足够好了（显然取决于你的架构）。
我建议你在if中写出出现次数较多的条件，然后使用else作为出现次数较少的条件。
也可以试试val2 = val1 * (val1 > 0); 并进行测量。
您可以创建一个inline 函数（如inline si2us(int si, unsigned short *us)）来处理转换。请注意，inline 来自 C99，可能无法由 Microsoft Visual Studio C 编译器实现。
@JoachimPileborg 我认为它在 MSVC 的 C 编译器中称为 __inline。但无论如何，它不是 ANSI C。

标签： c int type-conversion ansi unsigned-integer

【解决方案1】：

如果您在 gcc 下，可以使用内置函数为优化器提供有关整数（或布尔）表达式可能结果的线索。

#define likely(x)      __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x)    __builtin_expect(!!(x), 0)

在以下示例中，我们将分支标记为可能为真：

const char *home_dir ;

home_dir = getenv("HOME");
if (likely(home_dir))
    printf("home directory: %s\n", home_dir);
else
    perror("getenv");

适应您的代码：

#include <stdio.h>

#define likely(x)      __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x)    __builtin_expect(!!(x), 0)

int main(void)
{
    int val1;
    unsigned short val2;

    val1 = -5; 
    if (unlikely(val1 < 0)) {
        val2 = 0;
    } else {
        val2 = (unsigned short)val1;
    }
    return 0;
}

另一种使用指定宽度和位运算符的方式：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main(void)
{
    int32_t val1;
    uint16_t val2;

    val1 = -5; 
    val2 = (0xffff ^ (val1 >> 31)) & val1;
    printf("%u\n", val2);
    return 0;
}

【讨论】：

我没有使用 gcc，但是我会看看我的编译器是否有类似于 __builtin_expect 的东西。我正在为嵌入式系统使用 IAR 编译器。

【解决方案2】：

通常有效的一件事是直接在表达式中使用布尔结果（0 或 1）。

而不是您的if/else 构造尝试

val2 = val1 * (val1 > 0);

如果您追求绝对最佳性能，请不要忘记使用不同的编译器选项测量不同的代码。

【讨论】：

乘法不会比条件语句花费更长的时间吗？还是这取决于编译器？
这是0 或1 的简单乘法。该语句没有分支。它可能比if 更好用；它可能不会。 你需要衡量。重点是：方法值得一试。
感谢您的提示。我打算运行这个嵌入式，所以这可能会改变，但在 Visual Studio 中运行 200 万次并没有显示出我的 CPU 计算时间的显着差异。但正如我所说，当我嵌入它时，这可能会改变，所以我会记住它。谢谢。

【解决方案3】：

这里有几种不同的方法：

val2 = (unsigned short)val1 * (1+(val1>>(sizeof(val1)*8-1)));
val2 = (unsigned short)val1 * (1^((val1>>(sizeof(val1)*8-1))&1));
val2 = (unsigned short)val1 * (1^((unsigned)val1>>(sizeof(val1)*8-1)));
val2 = (unsigned short)val1 * (1-((unsigned)val1>>(sizeof(val1)*8-1)));

您可以通过将8 替换为CHAR_BIT（在limits.h 中定义）来使其更通用。

请注意，它不一定比简单的if/else 语句更有效。

【讨论】：