使用格式说明符 %d 和 %u 将 ~0 类型转换为 (unsigned int) 和 (unsigned short) 对 short 产生相同的结果，但对 int 产生不同的结果

Question

在计算 char、short、int 和 long 变量（包括有符号和无符号）范围的过程中，我采用了以下解决方案：

1. https://stackoverflow.com/a/19085193/11320006

2. http://www.learntosolveit.com/cprogramming/Ex_2.1_cal_limits.html

根据解决方案 1，我希望下面代码中的 (unsigned short)~0 输出 -1 和 65535，假设它的行为与两个格式说明符的 (unsigned int)~0 代码相同。

// the two statements below produce different results
printf("Value of unsigned int is %d\n", (unsigned int)~0); // outputs -1                                                                                                                                                     
printf("Value of unsigned int is %u\n", (unsigned int)~0); // outputs 4294967295

// whereas, the two statements below produce the same result. Why?
printf("Value of short unsigned int is %d\n", (unsigned short)~0); // outputs 65535, expected -1
printf("Value short unsigned int is %u\n", (unsigned short)~0); // outputs 65535

为什么(unsigned short)~0 和(unsigned int)~0 的行为会有所不同？

Answer 1

为什么(unsigned short)~0 和(unsigned int)~0 的行为会有所不同？

这些表达式的行为是类似的。假设int 类型的二进制补码表示，每个都计算其（无符号）类型的最大可表示值。

但是，printf 等可变参数函数的可变参数受默认参数提升的约束。这会影响unsigned short，如果int 可以代表所有unsigned short 值，则将其提升为int，如您的示例中的情况（否则为unsigned int）。它不影响 int 或 unsigned int 类型或更宽的整数类型的参数。

所呈现代码的关键问题是......

printf("Value of unsigned int is %d\n", (unsigned int)~0);

... 由于 %d 指令的类型未正确匹配到相应的参数，因此表现出未定义的行为。 %d 必须与 已签名 int 匹配，但您已将其与 unsigned int 关联。在实践中，UB 表现为将参数的位模式解释为signed int 而不是无符号的，但原则上，程序可以在其能力范围内做任何事情。

请注意，由于类型不匹配，这也具有未定义的行为：

printf("Value short unsigned int is %u\n", (unsigned short)~0);

指令%hu 将是对应实际参数的最佳匹配，但%d 是可以接受的，因为上述自动类型提升。 %u 不匹配。然而，在这种情况下，显示的 UB 与您预期的行为相同——至少就输出所指示的而言。在实践中，非负signed int 参数的位模式已被解释为unsigned int。

Answer 2

简单 - 因为您使用了错误的 printf 格式。

int main(void)
{
    printf("Value of short unsigned int is %hd\n", (unsigned short)~0); 
    printf("Value short unsigned int is %hu\n", (unsigned short)~0); 

    printf("Value of short unsigned int is %hhd\n", (unsigned char)~0); 
    printf("Value short unsigned int is %hhu\n", (unsigned char)~0); 
}

记住

在使用 printf 系列函数时始终使用正确的格式！！！。使用错误的可能会导致未定义的行为