如何在各种编码（1 的补码、2 的补码、符号幅度）中统一检测整数的符号位？

Question

如何在 C 中检测 int 符号？

这个问题主要是关于历史机器的。我要问的是如何区分整数是0还是-0。在 1 的补码和符号/幅度 int 编码中，0（或 +0）和 -0 都是可能的。

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简单的符号位测试是与0比较。

int x;
printf("sign bit is %s\n", (x < 0) ? "set" : "not set");

但是当x 是-0 时，这在 1 的补码和符号幅度上会失败。

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第一种候选方法：模板测试。
由于 C 定义 int 必须有一个符号位，无论整数编码如何，以下应该可以工作。

int x;
int SignBitMask = tbd;
printf("sign bit is %s\n", (x & SignBitMask) ? "set" : "not set");

问题变成了如何在 C 中确定SignBitMask 的值？
SignBitMask = INT_MAX + 1 似乎是一个起点。

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第二种候选方法：创建函数并检查位模式：

int IsSignBitSet(int x) {
  if (x > 0) return 0;
  if (x < 0) return 1;
  int zp = 0;
  if (memcmp(&x, &zp, sizeof x) == 0) return 0;
  int zn = -0;  // Is this even the way to form a -0?
  if (memcmp(&x, &zn, sizeof x) == 0) return 1;
  // If we get here, now what?
  return ?;
}

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我认为没有便携式统一解决方案 - 可能是因为不再需要。

为什么：我想知道如何检测和打印各种带符号的零。

注意：我在这里故意避开了“C”标签，并认为我会先尝试“历史”标签。

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[编辑]答案

结合3个答案的信息和C11dr 6.2.6.2“整数类型”（对于int，单个符号位必须存在，正符号位为0，负符号位为1 )，一个解决方案（看起来独立于 1 的补码、2 的补码和符号/幅度整数编码）是

int IsSignBitSet_Best(int x) {
  // return 1 if x is less than 0 _or_ x is arithmetically 0 with some bit set.
  return (x < 0) || ((x == 0) && (* ((unsigned int*) &x) ));
}

直接掩码方法最简单，但还没有提出高度可移植的掩码定义

int IsSignBitSet_Simple(int x) {
  static unsigned SignBitMask = 0x80;  // Or some other platform dependent mask
  return ((unsigned)x & SignBitMask) != 0;
}

Answer 1

要找到负 0，只需检查所有设置的任何位是否为零。

int testForNegative0(int x) { 
   return (x==0 && *((unsigned int*)&x)); 
}

或者回答标题中的问题：

int hasSignBitSet(int x) { 
   return (x<0) || testForNegative0(x);
}

这适用于您提到的 3 种编码，它可能不适用于更深奥的编码。

Answer 2

不知道你在问什么。如果您问“我们如何确定机器是补码、补码还是符号幅度？”你可以使用：

if (1 & -1) {
    if (3 & -1 == 1)
        printf("sign magnitude\n");
    else
        printf("twos complement\n");
} else
    printf("ones complement\n");

Answer 3

您的问题有点令人困惑。你提前知道编码吗？如果不是，那么您要问的是不可能的，因为不同编码的映射不同。例如，字节1111111 在一个补码中的“符号”为 0，但在二进制补码中的符号为 -1。那么如何有一种通用的方法来检查它们是否定义不同呢？

编辑：你也许可以作弊：

int sign(int x)
{
    if (x > 0) return 1;
    if (x > -1) return 0;
    return -1;
}