int如何转换为char，char如何转换为int？

Question

在以下示例中，打印全为 1 的字节的位表示：

#include <stdio.h>
int main (void)
{
  char c = 255;
  char z;
  for (int i = 7; i >= 0; i--) {
    z = 1 << i;
    if ((z & c) == z) printf("1"); else printf("0");
  }
  printf("\n");
  return 0;
}

输出为11111111

现在我们把char c改成int c，这样例子就变成了：

#include <stdio.h>
int main (void)
{
  int c = 255;
  char z;
  for (int i = 7; i >= 0; i--) {
    z = 1 << i;
    if ((z & c) == z) printf("1"); else printf("0");
  }
  printf("\n");
  return 0;
}

现在输出是01111111。

为什么输出不同？

更新

编译如下test.c:

#include <stdio.h>
int main(void)
{
  char c=-1;
  printf("%c",c);
  return 0;
}

$ gcc test.c
$ ./a.out | od -b
0000000 377
0000001

输出为 377，表示 glibc 与 gcc 相矛盾，因为有符号字符会自动转换为无符号字符。 为什么会有这样的并发症？默认情况下让 char 无符号是合理的。有没有什么具体的原因？

Answer 1

• 这里的第一个问题是char 类型。这种类型永远不应该用于存储整数值，因为它具有实现定义的符号。这意味着它可以是有符号的也可以是无符号的，在不同的编译器上你会得到不同的结果。如果char 在给定的编译器上是无符号的，那么这段代码就会像你预期的那样运行。

  但是如果char 被签名，char c = 255; 将导致一个太大的值。然后，值 255 将以某种编译器特定的方式转换为有符号数。通常通过将原始数据值转换为等效的二进制补码。

  像 GCC 这样好的编译器会为此给出警告：“隐式常量转换中的溢出”。

  从不使用char 存储整数来解决这个错误。请改用uint8_t。

• 当您尝试在给定编译器上签名的 char 类型中存储 1 << 7 时，会出现同样的问题。发生这种情况时，z 最终会变成负值 (-128)。

• 在表达式z & c 中，两个操作数都被默默地提升为int 类型。每当您使用 小整数类型（例如 char）时，大多数 C 表达式都会发生这种情况。

  & 运算符不关心操作数是否有符号，它会对变量的“原始数据”值进行按位与运算。当c 是带符号的char 并且具有原始值0xFF 时，您将得到一个负数的结果，并设置了符号位。二进制补码计算机上的值 -1。

所以要回答为什么在这两种情况下会得到不同的结果：

当您将类型切换为int 时，值255 将适合c，而不会转换为负值。 & 操作的结果也将是一个int，并且这个int 的符号位永远不会被设置，这与char 的情况不同。

当您执行-128 & 255 时，结果将是128 (0x80)。这是一个正整数。然而z 是一个负整数，其值为-128。它将被 == 运算符提升为int，但符号被保留。由于 128 不等于 -128，因此 MSB 将被打印为零。

如果您将char 切换为uint8_t，您会得到相同的结果。

Answer 2

（编辑以澄清“默认签名”）

在第一个清单中，(z == c) 测试了两个 char ；然而，在第二个清单中，(z == c) 测试了一个 char 和一个 int。

为了在 char 和 int 之间执行 & 和 == 操作，编译器将 char 扩展为int 的大小。

关于第 7 位（第 8 位）：

如果您的编译器默认认为 char 是无符号的，则条件

(((int)(128) & (int)255) == (int)128)

将呈现 true，并打印 1。但是，在您的情况下，结果为 false，并显示 0。

原因可能是您的编译器认为 char 已签名（默认情况下如 gcc）。在这种情况下，设置为 1 << 7 的 char 实际上是 -128，而在 int（至少两个字节）中，255 是正数。

(char)-128 扩展为 int 是(int)-128，因此条件

if ((z & c) == z) 

读取

if (((int)(-128) & (int)255) == (int)-128)

在这种情况下是假的。

Answer 3

对于 char 到 int，您必须将 char 定义为无符号，因为默认情况下 char 或任何类型都被视为 singed。

 int main (void)
 {
 int c = 255;
 unsigned char z;
 int i;
 for (i = 7; i >= 0; i--) {
 z = 1 << i;
 if ((z & c) == z) printf("1"); else printf("0");
 }
 printf("\n");
 return 0;
 }