为什么 strcmp 返回 int 而不是 char？

Question

据我所知，char、int 等变量类型之间的唯一区别是它们占用的内存量。我猜他们在调节他们持有的变量代表什么方面没有任何作用。如果这是真的，在here 中，我看到了strcmp 的以下内容：

strcmp 函数将字符串 s1 与 s2 进行比较，返回一个 与第一个之间的差具有相同符号的值 不同的字符对（解释为 unsigned char 对象， 然后提升为 int)。

我想问为什么结果会提升为int？由于正在比较chars，因此它们的差异在所有情况下都适合char。那么不是将结果提升到int 只是在结果末尾附加一堆 0 吗？那么，为什么要这样做呢？

Answer 1

char 可以签名也可以不签名。 strcmp 必须返回有符号类型，这样如果差为负，则可以为负。

更一般地，int 更适合用于传递和返回简单数值，因为它被定义为此类值的“自然”大小，并且在某些平台上，它比较小的类型更有效地处理。

Answer 2

当然，尽管其他人提到了溢出的可能性，它只 需要 能够返回，例如-1、0 或 1 - 很容易放入有符号字符中。造成这种情况的真正历史原因是，在 1970 年代 C 的原始版本中，函数无法返回一个 char，而任何这样做的尝试都会返回一个 int。

在这些早期的编译器中，int 也是默认类型（许多情况，包括下面 main 中看到的函数返回值，允许您在不实际使用 int 关键字的情况下将某些内容声明为 int），因此定义任何不需要特别返回与返回 int 不同的类型的函数。

即使是现在，char 返回也只是简单地将值符号扩展到 int 返回寄存器（pdp11 上的 r0，x86 上的 eax），无论如何。将其视为 char 不会有任何性能优势，而允许它成为实际差异而不是将其强制为 -1 或 1 确实具有很小的性能优势。 axiac 的回答也说明了一个很好的观点，即对于比较运算符，无论如何都必须将其提升回 int。这些提升的原因也是历史性的，顺便说一句，编译器不必为 char 和 int 的每种可能组合实现单独的运算符，特别是因为许多处理器上的比较指令无论如何都只适用于 int。

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证明：如果我在 Unix V6 上为 PDP-11 编写一个测试程序，char 类型会被静默忽略，并返回一个超出范围的整数值：

char foo() {
    return 257;
}

main() {
    printf("%d\n", foo());
    return 0;
}

# cc foo.c
# a.out
257

Answer 3

AFAIK，标准 C 库没有一个函数可以接受或返回 char 类型的值。它具有char* 或const char* 类型的参数和返回类型，但不是普通的char。

例如在int isalpha(int c); 寻找一个更令人震惊的例子。

我不知道为什么，但我能猜到。也许是由于 ABI。在我知道的任何 ABI 中，char 类型的任何参数或返回值无论如何都会在内部提升为 int，所以这样做没有意义。它实际上会使代码 less 高效，因为您需要在每次使用函数时进行截断。

Answer 4

strcmp() 将其返回的值提升为int 的一个可能原因是在调用代码中保留了一条处理器指令。

通常（总是？）strcmp() 返回的值与comparison operator 一起使用。

让我们看看比较运算符的操作数会发生什么。

常用算术转换

以下算术运算符的参数经过隐式转换以获得公共实数类型，即执行计算的类型：

• 二进制算术*,/,%,+,-
• 关系运算符<、>、<=、>=、==、!=
• 二进制位算术&, ^, |
• 条件运算符?:

...

4) 否则，两个操作数都是整数。在这种情况下，

首先，两个操作数都经过整数提升。
...

（来源：http://en.cppreference.com/w/c/language/conversion#Usual_arithmetic_conversions）

整数促销

整数提升是将等级小于或等于 int 等级或 _Bool、int、signed int、unsigned int 类型位字段的任何整数类型的值隐式转换为 int 类型的值或unsigned int。

（来源：http://en.cppreference.com/w/c/language/conversion#Integer_promotions）

返回strcmp()

从上面的引用中可以看出，strcmp() 返回的可能的char 值无论如何都会提升为int。

为什么 C 的创建者选择返回 int？

出于一个非常简单的原因：因为促销无论如何都会发生并且因为（至少）需要一条处理器指令来执行促销，所以将这条指令添加到 strcmp() 的代码中更方便（即在一个地方）而不是在任何地方调用strcmp() 函数。

在 70 年代，内存和 CPU 都是非常宝贵的资源。现在看起来微不足道的优化（在代码中可能在几十个地方保存了几个字节的内存）在当时更为重要。

更新：

再想一想，我认为this answer和this answer提供的历史原因比我的更准确。