将 int 截断为 char - 是否已定义？答案

【问题标题】：Truncating an int to char - is it defined?将 int 截断为 char - 是否已定义？
【发布时间】：2011-05-04 10:21:44
【问题描述】：

unsigned char a, b;
b = something();
a = ~b;

一个静态分析器抱怨最后一行被截断，大概是因为b 在其位被翻转之前被提升为 int 并且结果将是 int 类型。

我只对提升的 int 的最后一个字节感兴趣 - 如果 b 是 0x55，我需要 a 是 0xAA。我的问题是，C 规范是否说明了截断是如何发生的，还是实现定义/未定义？是否保证a 将始终获得我期望的值，还是在符合标准的平台上会出错？

当然，在分配之前强制转换结果会使静态分析器静音，但我想知道首先忽略此警告是否安全。

【问题讨论】：

我会说这是一个虚假的警告。我刚刚通过 clang 静态分析器运行了你的代码，它没有抱怨。 something()的返回类型是什么
@Jeremy 这是一个示例代码来说明场景。真正的代码类似于mask1[0] = ~mask2[0];，其中两者都是 unsigned char 类型的数组。显然，我的静态分析器不如 clang 聪明 :)

【解决方案1】：

C 标准为无符号类型指定了这一点：

涉及无符号的计算操作数永远不会溢出，因为无法表示的结果得到的无符号整数类型是减少模数是一大于最大值可以用结果来表示输入。

在这种情况下，如果你的unsigned char是8位，则意味着结果会以256为模减少，这意味着如果b是0x55，a确实会以0xAA结束.

但请注意，如果unsigned char 宽大于 8 位（这是完全合法的），您将得到不同的结果。为确保您能以便携方式获得 0xAA 作为结果，您可以使用：

a = ~b & 0xff;

（按位和应该在unsigned char 为8位的平台上进行优化）。

另请注意，如果您使用有符号类型，则结果是实现定义的。

【讨论】：

我担心它不会溢出（因为这里的操作员是~） - 可以将 0xFFFFFFAA 截断为 char 导致说 0xFF (msb) 而不是 0xAA (lsb) 吗？跨度>
不，归约始终是“模 2^n”操作，其中 n 是 char 中的位数。字节顺序无关紧要
@Amarghosh 不，无论字节顺序如何，它都会使用最低有效字节。
@Amarghosh：来自 的引用部分“因为无法表示的结果......” 仍然相关。由于值 0xFFFFFFAA 不能用 8 位 unsigned char 表示，它将以 256 为模减少 - 这导致 0xAA。
使用uint8_t 并没有真正的帮助，因为除非CHAR_BIT 为8，否则它不会存在。仅使用#if 和#error 也可以。

【解决方案2】：

截断如C99 Standard 的 6.3.1.3/2 中所述发生

...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反复加减1，直到值在新类型的范围内。
p>

CHAR_BIT == 8、sizeof (unsigned char) == 1、sizeof (int) == 4 的示例

因此，0x55 转换为 int，转换为 0x00000055，然后取反为 0xFFFFFFAA，然后

0xFFFFFFAA + 0x00000100 /* UCHAR_MAX + 1 */ ------------ 0xFFFFFEAA ...重复很多很多次... 0x000000AA

或者，正如你所期望的那样，0xAA

【讨论】：

【解决方案3】：

它将按照您的意愿行事。转换值是安全的。

【讨论】：

【解决方案4】：

这个特定的代码示例是安全的。但是有理由警告不要随意使用 ~ 运算符。

这背后的原因是 ~ 在小整数变量上是更复杂表达式中的潜在错误，因为 C 中的隐式整数提升。想象一下，如果你有一个像

这样的表达式

a = ~b >> 4;

它不会像预期的那样变为零。

如果您的静态分析器设置为包含 MISRA-C，例如，您将针对每个 ~ 运算符收到此警告，因为 MISRA 强制将小整数类型上的任何操作的结果显式类型转换为预期的类型 unsigned char在这种情况下。

【讨论】：

【解决方案5】：

让我们以 Win32 机器为例。
整数是 4 个字节，将其转换为 char 的结果就像删除了剩下的 3 个字节一样。

当您将 char 转换为 char 时，它被提升为什么并不重要。
~b will add 3 bytes at the left change 0s to 1 and then remove... It does not affect your one right byte.

相同的概念将适用于不同的架构（无论是 16 位还是 64 位机器）

假设它是小端的

【讨论】：