将有符号转换为无符号，反之亦然，同时扩大字节数

Question

uint32_t a = -1;            // 11111111111111111111111111111111
int64_t b = (int64_t) a;    // 0000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111

int32_t c = -1;             // 11111111111111111111111111111111
int64_t d = (int64_t) c;    // 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111

从上面的观察来看，似乎只有原始值的sign 很重要。 即，如果原始 32 位数字是无符号的，则将其转换为 64 位值将在其左侧添加 0's，无论目标值是有符号还是无符号，并且；

如果原始 32 位数字是有符号的且为负数，则将其转换为 64 位值将在其左侧添加 1's，无论目标值是有符号还是无符号。

以上说法正确吗？

Answer 1

正确，是源操作数决定了这一点。

uint32_t a = -1;
int64_t b = (int64_t) a;

这里没有符号扩展，因为源值是一个无符号uint32_t。符号扩展的基本思想是确保更广泛的变量具有相同的值（包括符号）。来自无符号整数类型，该值始终为正。下面的标准 sn-p /1 涵盖了这一点。

负号扩展（即二进制补码值的最高 1 位被复制到更宽类型中的所有高位^(a)）仅在 时发生有符号的 类型在宽度上有所扩展，因为只有有符号的类型可以是负数。

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如果原始 32 位数字是有符号且为负数，则将其转换为 64 位值将在其左侧添加 1，而不管目标值是有符号还是无符号。

下面的标准 sn-p /2 涵盖了这一点。在扩展位时您仍然必须保持值的符号，但将负值（假设源为负）推入无符号变量只会数学上将MAX_VAL + 1 添加到值直到它在目标类型的范围内（实际上，对于二进制补码，不做加法，只是以不同的方式解释相同的位模式）。

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标准中涵盖了这两种情况，在本例中为C11 6.3.1.3 Signed and unsigned integers /1 和/2：

1/当整数类型的值转换为_Bool以外的其他整数类型时，如果该值可以用新类型表示，则不变。

2/否则，如果新类型是无符号的，则在新类型可以表示的最大值的基础上重复加减1，直到值在新类型的范围内。

3/ 否则，新类型是有符号的，值不能在其中表示；结果要么是实现定义的，要么引发实现定义的信号。

请注意，上述前两点涵盖了您的扩大转化。我已经将第三点包括在内，因为它涵盖了从uint32_t 到int32_t 或unsigned int 到long 的转换，它们具有相同的宽度（它们都有一个最小范围 em> 但不要求unsigned int 比long“薄”）。

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^(a)这可能在一个的补码或符号大小表示上有所不同，但由于它们正在被删除，所以没有人真正关心那么多。

见：

• http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2018/p0907r1.html（WG21，C++）；和
• http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/n2218.htm (WG14, C)

了解更多详情。

在任何情况下，固定宽度类型是二进制补码，因此您不必担心示例代码的这一方面。