如何判断 C 整数变量是否有符号？答案

【问题标题】：How do I tell if a C integer variable is signed?如何判断 C 整数变量是否有符号？
【发布时间】：2009-09-11 17:15:24
【问题描述】：

作为练习，我想编写一个宏来告诉我一个整数变量是否有符号。这是我到目前为止所拥有的，如果我在使用 gcc -fsigned-char 或 -funsigned-char 的 char 变量上尝试这个，我会得到我期望的结果。

#define ISVARSIGNED(V) (V = -1, (V < 0) ? 1 : 0)

这是便携式的吗？有没有办法在不破坏变量值的情况下做到这一点？

【问题讨论】：

这是一个奇怪的问题，但我对您对这些信息的预期用途更感兴趣。有机会分享吗？
@jeffamaphone：实际上，这就是模板在 C++ 中大放异彩的地方。
@stephentyrone - 我认为这只是好奇心，基于 OP 问题的前三个词。我无法完全想象这种信息的实际应用。
@Chris @stephentyrone 这是来自 Peter Van Der Linden 的 Expert C Programming 一书中的练习

标签： c gcc integer c-preprocessor

【解决方案1】：

#define ISVARSIGNED(V)  ((V)<0 || (-V)<0 || (V-1)<0)

不改变 V 的值。第三个测试处理 V == 0 的情况。

在我的编译器 (gcc/cygwin) 上，这适用于 int 和 long，但不适用于 char 或 short。

#define ISVARSIGNED(V) ((V)-1<0 || -(V)-1<0)

也在两个测试中完成这项工作。

【讨论】：

我见过的最好的。便携，符合标准，据我所知准确。
不区分有符号/无符号短和字符。在评估表达式时，这些类型被提升为 int。
如果你想让它适用于short 和char，你可以在使用它之前将变量转换为char。那应该可以处理大多数溢出问题。我认为...

【解决方案2】：

如果您使用的是 GCC，则可以使用 typeof 关键字来不覆盖该值：

#define ISVARSIGNED(V) ({ typeof (V) _V = -1; _V < 0 ? 1 : 0 })

这会创建一个临时变量_V，它的类型与V 相同。

至于便携性，我不知道。它可以在二进制补码机器上工作（也就是你的代码很可能会在上面运行的所有东西），我相信它也可以在一个补码机器和符号和大小机器上工作。附带说明一下，如果您使用 typeof，您可能需要将 -1 转换为 typeof (V) 以使其更安全（即不太可能触发警告）。

【讨论】：

在 C++ 中，无论整数表示如何（对于 n 位，值是 2^n - 1），它都保证符合标准。我手头没有 C 标准（其中任何一个）。
我也不是，但我记得在 Wikipedia（所有事物的来源：P）上读到 C 标准允许我列出的三种表示形式。并不是说有人再使用它们了……

【解决方案3】：

#define ISVARSIGNED(V) ((-(V) < 0) != ((V) < 0))

不破坏变量的值。但不适用于 0 值。

怎么样：

#define ISVARSIGNED(V) (((V)-(V)-1) < 0)

【讨论】：

#define ISVARSIGNED(V) ((-V
是的，我不应该 C&Pd 那些多余的东西 ;-)
@plinth，你忘记了“V”周围的“额外”括号，它可以避免疯狂的宏扩展
V == 0 时失败。此外，如果 V 具有最大可能的负值，它很可能会失败，因为没有正等值。
#define ISVARSIGNED(V) ((-(V)

【解决方案4】：

所有“否定”答案的不同方法：

#define ISVARSIGNED(V) (~(V^V)<0)

这样就不需要对不同的 V 值有特殊情况，因为 ∀ V ∈ ℤ, V^V = 0。

【讨论】：

【解决方案5】：

这个简单的解决方案没有副作用，包括只引用一次 v 的好处（这在宏中很重要）。我们使用 gcc 扩展“typeof”来获取 v 的类型，然后将 -1 强制转换为该类型：

#define IS_SIGNED_TYPE(v)   ((typeof(v))-1 <= 0)

它是

【讨论】：

【解决方案6】：

有符号/无符号数学的一个显着特征是，当您右移一个有符号数时，最高有效位会被复制。移位无符号数时，新位为 0。

#define HIGH_BIT(n) ((n) & (1 << sizeof(n) * CHAR_BITS - 1))
#define IS_SIGNED(n) (HIGH_BIT(n) ? HIGH_BIT(n >> 1) != 0 : HIGH_BIT(~n >> 1) != 0

所以基本上，这个宏使用条件表达式来确定是否设置了数字的高位。如果不是，宏通过按位否定数字来设置它。我们不能进行算术否定，因为 -0 == 0。然后我们右移 1 位并测试是否发生符号扩展。

这假设了 2 的补码算术，但这通常是一个安全的假设。

【讨论】：

你有关于位移行为的这些假设的来源吗？
C99 标准（第 6.5.7 节）表示有符号负值的右移是实现定义的。我的解释是在 2 的补码机器上会有一个符号扩展。由于 C 不是特定于 2 的补码架构，所以他们不会出来说这个。
使用CHAR_BITS 而不是魔法8，你会更PC。（是的，我知道，只有极少数人不在一个字节为 8 位的机器上工作。仍然。）
@sbi 编辑为使用 CHAR_BITS。不过我很好奇：您正在使用什么机器，每字节没有 8 位？它有多少位？我知道这样的系统很久以前就存在了，但我不知道任何现代系统都没有 8 位字节。
@sbi：有各种 16、24(!) 或 32 位字符的 DSP。

【解决方案7】：

到底为什么需要它作为宏？模板非常适合：

template <typename T>
bool is_signed(T) {
    static_assert(std::numeric_limits<T>::is_specialized, "Specialize std::numeric_limits<T>");
    return std::numeric_limits<T>::is_signed;
}

这对于所有基本的整数类型都是开箱即用的。它也会在编译时在指针上失败，而仅使用减法和比较的版本可能不会。

编辑：哎呀，这个问题需要 C。不过，模板是不错的方法：P

【讨论】：

一个 C 整数，而不是 C++ 整数。