unsigned char 上的否定运算符答案

【问题标题】：Negation operator on unsigned charunsigned char 上的否定运算符
【发布时间】：2023-03-20 09:28:01
【问题描述】：

#include <stdio.h>
int main() {
    unsigned char a = 5;
    printf("%d\n",~a);
    printf("%d\n",a=~a);
    return 0;
}

根据此处接受的答案 Negation inside printf ，在第一个 printf 中，a 应该被提升为 int 并且输出应该是一个很大的负数。但是第一个 printf 的输出是 -6。您能解释一下为什么输出是 -6 以及为什么在这种情况下 char 没有提升为 int 吗？

【问题讨论】：

你为什么期望一个巨大的负数？在链接的问题中，FFFFFFFB 被打印出来，即十六进制的-5。
@AdrianMole 我说的是 OP 链接到的问题，而不是这个问题。
! 是逻辑否定。 - 是算术否定。 ~ 是按位补码。
"并且输出应该是一个很大的负数。" --> 不完全。

标签： c bitwise-operators negation integer-promotion

【解决方案1】：

你能解释一下为什么输出是 -6 以及为什么在这种情况下 char 没有提升为 int 吗？

不是真的，因为它被提升为int - 并且，作为int，将反转所有位（假设two's-complement notation和无溢出）将正值n 转换为负值-(n+1)。

对您的代码的这种修改可能会证明正在发生的事情：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 5;
    printf("%d\n", ~a); // Prints -6
    printf("%d\n", a = (unsigned char)~a); // Prints 250 - lower 8 bits of the int
    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

它正在升级，~5 == -6 在二进制补码中。假设二进制补码，一个小的正数的按位否定将产生一个小的负数。只有当被视为unsigned 时，该数字才会显得很大，这就是链接答案中的"%X" 所做的。

（顺便说一句，在打印为"%X" 之前，链接答案中的数字也应该转换为unsigned，因为printf 在技术上要求转换说明符和传递参数的类型之间完全对应）。

【讨论】：

【解决方案3】：

对于二进制补码内部表示，如果你有一个整数值x，那么表达式

x + ~x + 1

等于 0。

所以对于这个声明

unsigned char a = 5;

表达式~a的操作数将被提升为int类型。

所以你会得到它

~a + a + 1 = 0

那是

~a + 5 + 1 = 0

因此表达式~a的值

~a = -5 -1 = -6

用二进制表示（假设 int 类型占用 4 个字节）

a ( = 5 ) = 00000000 00000000 00000000 00000101
~a        = 11111111 11111111 11111111 11111010

a + ~a    = 11111111 11111111 11111111 11111111

最后一个二进制值是-1在int类型中的表示。

在本次通话中

printf("%d\n",a=~a);

起初，由于赋值，表达式 ~a 被截断为 unsigned char 类型的对象

a=~a

即表达式将有一个非负数。

【讨论】：