C 常用算术转换

Question

我正在阅读有关常用算术转换的 C99 标准。

如果两个操作数的类型相同，则不再进行转换 需要。

否则，如果两个操作数都具有有符号整数类型或都具有 无符号整数类型，具有较小整数类型的操作数 转换等级转换为具有更大的操作数的类型 排名。

否则，如果无符号整数类型的操作数有秩 大于或等于另一个操作数的类型的等级，则 带符号整数类型的操作数转换为 无符号整数类型的操作数。

否则，如果带符号整数类型的操作数的类型可以 用无符号表示操作数类型的所有值 整数类型，然后转换无符号整数类型的操作数 为有符号整数类型的操作数的类型。

否则，两个操作数都转换为无符号整数类型 对应带符号整数类型的操作数的类型。

假设我有以下代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned int a = 10;
    signed int b = -5;

    printf("%d\n", a + b); /* 5 */
    printf("%u\n", a + b); /* 5 */
    return 0;
}

我认为加粗的段落适用（因为 unsigned int 和 signed int 具有相同的排名。为什么 b 不转换为 unsigned ？或者它可能转换为无符号但有一些我不明白?

感谢您的宝贵时间 :-)

Answer 1

确实b 被转换为无符号。但是您观察到的是 b 转换为无符号，然后添加到 10 给出的值为 5。

在 x86 32 位上会发生这种情况

1. b，转换为无符号，变为4294967291（即2**32 - 5）
2. 添加 10 变为 5，因为在 2**32 (2**32 - 5 + 10 = 2**32 + 5 = 5) 处环绕

Answer 2

0x0000000a 加上 0xfffffffb 将始终为 0x00000005，无论您处理的是有符号还是无符号类型，只要只使用 32 位即可。

Answer 3

从问题中重复代码的相关部分：

unsigned int a = 10;
signed int b = -5;

printf("%d\n", a + b); /* 5 */
printf("%u\n", a + b); /* 5 */

在a + b 中，b 被转换为无符号整数，（根据无符号到有符号转换的规则产生 UINT_MAX + 1 - 5）。根据无符号算术规则，该值加 10 的结果为 5，其类型为无符号整数。在大多数情况下，C 表达式的类型与它出现的上下文无关。 （请注意，这些都不依赖于表示形式；转换和算术纯粹是根据数值来定义的。）

对于第二个printf 调用，结果很简单："%u" 需要一个unsigned int 类型的参数，而你已经给了它一个。它打印"5\n"。

第一个printf 有点复杂。 "%d" 需要一个 int 类型的参数，但是你给它一个 unsigned int 类型的参数。在大多数情况下，像这样的类型不匹配会导致未定义的行为，但是有一个特殊情况规则，相应的有符号和无符号类型可以作为函数参数互换——只要值在两种类型中都是可表示的（就像这里一样） .所以第一个printf 也会打印"5\n"。

同样，所有这些行为都是根据值而不是表示来定义的（除了要求给定值在相应的有符号和无符号类型中具有相同的表示）。在有符号整数和无符号整数都是 37 位、有符号整数有 7 个填充位、无符号整数有 11 个填充位且有符号整数使用 1s'-complement 或 sign-and-magnitude 的系统上，您会得到相同的结果表示。 （据我所知，现实生活中不存在这样的系统。）

Answer 4

它被转换为unsigned，无符号算术恰好给出了你看到的结果。 无符号算术的结果相当于用二进制补码进行有符号算术，并且没有超出范围的异常。