将 8 位有符号整数转换为无符号整数，然后再转换为 int32答案

【问题标题】：Convert 8 bit signed integer to unsigned and then convert to int32将 8 位有符号整数转换为无符号整数，然后再转换为 int32
【发布时间】：2021-11-09 14:52:29
【问题描述】：

我有一个带符号的 8 位整数 (int8_t) -- 它可以是从 -5 到 5 的任何值 -- 并且需要将其转换为无符号的 8 位整数 (uint8_t) .

这个uint8_t 值随后会被传递到另一块硬件（只能处理 32 位类型）并且需要转换为 int32_t。

我该怎么做？

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

void main() {

    int8_t input;
    uint8_t package;
    int32_t output;

    input = -5;
    package = (uint8_t)input;
    output = (int32_t)package;

    printf("output = %d",output);
}

在本例中，我以-5 开头。它暂时被转换为251，因此可以打包为uint8_t。然后，此数据被发送到另一块硬件，在该硬件中我无法使用 (int8_t) 将 8 位无符号整数转换回有符号，然后再转换为 int32_t。最终，我希望能够获得原始的-5 值。

有关详细信息，接收硬件是 SHARC 处理器，它不允许 int8_t - 请参阅 https://ez.analog.com/dsp/sharc-processors/f/q-a/118470/error-using-stdint-h-types

SHARC 处理器上最小的可寻址内存单元是 32 位，这意味着任何数据类型的最小大小都是 32 位。这适用于原生 C 类型，如 char 和 short。因为类型“int8_t”、“uint16_t”指定类型的大小必须分别为8位和16位，所以SHARC不支持。

【问题讨论】：

这真的取决于你所说的“转换”是什么意思。当您将int8_t 转换为uint8_t 时，您期望-5 变成什么？在您当前的代码中，它变为251。
这里真正的问题是，为什么要先通过uint8_t？因为要保留一个无符号的 8 位值，然后将其扩展到 32 位？
感谢您的评论 - 这与硬件限制有关。我正在将数据从一个硬件发送到另一个。所有数据都需要以无符号整数 8 位包的形式发送。但是我收到的硬件不允许我在转换为 int32_t 之前转换为 (int8_t)
你必须通过几个例子来阐明你希望你的最终结果是什么，我们不能只是猜测你想要做什么。当 -5 最终转换为 int32_t 时，您是否希望 -5 保持不变？
看来你的要求很混乱。硬件通常不需要带符号的数字。您要解决的实际问题是什么？您是否正在尝试发明一种数据通信协议？然后需要为该协议指定签名和字节序等，并且每个使用它的 CPU 都必须转换到该协议/从该协议转换。

标签： c integer

【解决方案1】：

这是一种可能的无分支转换：

output = package; // range 0 to 255
output -= (output & 0x80) << 1;

如果设置了第 7 位，第二行将减去 256，例如：

251 设置了第 7 位，251 - 256 = -5
5 已清除第 7 位，5 - 0 = 5

【讨论】：

我宁愿检查符号扩展指令并将其用作内在。这些处理器以最高效方式编程，忽略了可移植性。

【解决方案2】：

如果您想使用 32 位操作恢复负号，您可以执行以下操作：

   output = (int32_t)package;
   if (output & 0x80) { /* char sign bit set */
        output |= 0xffffff00;
   }

   printf("output = %d",output);

【讨论】：

【解决方案3】：

由于您的接收器平台没有小于 32 位宽的类型，您最简单的选择是在发送器上解决此问题：

int8_t input = -5;
int32_t input_extended = input;
uint8_t buffer[4];

memcpy(buffer, &input_extended, 4);

send_data(buffer, 4);

然后在接收端您可以简单地将数据视为单个int32_t：

int32_t received_data;

receive_data(&received_data, 4);

所有这些都假设您的发送者和接收者共享相同的endianness。如果没有，您将不得不在发送前翻转发送方的字节序：

int8_t input = -5;
int32_t input_extended = input;
uint32_t tmp = (uint32_t)input_extended;

tmp = ((tmp >> 24) & 0x000000ff)
    | ((tmp >>  8) & 0x0000ff00)
    | ((tmp <<  8) & 0x00ff0000)
    | ((tmp << 24) & 0xff000000);

uint8_t buffer[4];

memcpy(buffer, &tmp, 4);

send_data(buffer, 4);

【讨论】：

【解决方案4】：

只需从值中减去 256，因为在 2's complement 中，一个 n 位负值 v 存储为 2ⁿ - v

input = -5;
package = (uint8_t)input;
output = package > 127 ? (int32_t)package - 256 : package;

【讨论】：

【解决方案5】：

编辑：

如果问题是您的代码有 -5 到 5 的值的 if 语句，那么最简单的解决方案可能是测试 result + 5 并将 if 语句更改为 @987654326 之间的值@和10。

这可能是编译器在优化时会做的事情（因为可以将 0-10 的值转换为映射，避免 if 语句并最大限度地减少预测性 CPU 刷新）。

原文：

如果先转换为uint8_t，然后再转换为uint32_t，则类型转换将起作用...

output = (int32_t)(uint32_t)(uint8_t)input;

当然，如果设置了第 8 位，它将保持设置状态，但符号不会被扩展，因为类型转换操作告诉编译器将第 8 位视为常规位（它是无符号的）。

当然，如果您想更加严格，您可以随时享受位掩码的乐趣，但这本质上是浪费或 CPU 周期。

代码：

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

void main() {

  int8_t input;
  int32_t output;

  input = -5;
  output = (int32_t)(uint32_t)(uint8_t)input;

  printf("output = %d\n", output);
}

结果为“output = 251”。

【讨论】：