将 char 设置为所有真位答案

【问题标题】：Setting char to all true bits将 char 设置为所有真位
【发布时间】：2018-02-08 21:08:22
【问题描述】：

我正在尝试将 char 中的所有位设置为 true。

char foo = 00000000;
foo |= 11111111;
for (int i = 0; i < 8; i++) { //prints out bitwise
    printf("%d", !!((foo << i) & 0x80));
}

当 foo 全为 0 时，我得到 11000111。当 foo == 00000110 时，它打印 11001111；这里出了什么问题？

【问题讨论】：

11111111 是一个十进制常量。
我发现unsigned char foo = -1; 非常可靠。我建议你也坚持使用无符号类型的位掩码。
@StoryTeller 我更愿意使用unsigned char 并使用UCHAR_MAX...
@EugeneSh。 - -1 打字较少：P
0xFF............

标签： c bit-manipulation bitwise-or

【解决方案1】：

数字11111111 是十进制常量，而不是二进制。虽然您可以使用八进制或十六进制常量，但没有二进制常量（至少不是标准常量）。

如果您想要一个所有位都设置的数字，只需将按位补码运算符 ~ 应用于 0：

unsigned char foo = ~0u;

【讨论】：

如果目标变量大于 unsigned int，就不要使用~0u。
foo = -1; 也可以
或者如果您知道目标变量的位大小，那么您可以这样写：uint8_t foo = 0xFF; 或 uint16_t bar = 0xFFFF; 等，我认为这样更清楚一些。
@GrahamS 宏像uint32_t bar = UINT32_MAX 一样存在，它很清楚，不像uint32_t bar = 0xFFFFFFF; 那样容易出错
@chux 是的，当您使用 32 位及更高版本时，这是有道理的。节省计算那些 F。 :) 但大多数时候我都在使用 8 位或 16 位寄存器来抨击我

【解决方案2】：

unsigned char foo = ~0u;，@dbush 的回答很好，适用于：

unsigned char
char 未签名。
char 已签名并具有通常实现定义的转换行为。

char foo = ~0u; 调用实现定义的行为（C111 6.3.1.3 3），当char 被签名时，将超出范围的unsigned 设置为char，并且可能不会导致一个全一的位模式。

首先考虑：认识到在罕见的平台上，全1 char 是一个陷阱表达式。我们假设这里不是这种情况。

请注意，使用罕见的符号幅度编码，signed char 的全为位模式不会转换为int 的全为位模式。这可能会影响编码目标。

如果代码想要直接初始化 char（signed 或 unsigned）并且不担心转换实现定义的行为，也不依赖编码作为 2 的补码， 1 的补码或符号大小、范围或 CHAR_BIT 值。

复合文字 C11

char mx1 = ( union { unsigned char uc; char c; } ) { .uc = -1u } .c;

联合

const union {
  unsigned char uc;
  char c;
} ones = { -1u };
char mx2 = ones.c;

或

// (-1 | -2) is a one's complement all one bits      
// -1 is the two's complement all one bits  
// CHAR_MIN is the sign-magnitude all one bits  
char mx3 = (-1 | -2) | -1 | CHAR_MIN;

确定非 2 补码上的或值有点棘手，但通过分析它可以工作。

// This may not work on rare sign-magnitude as it invokes implementation defined behavior
char mx4 = ~0;

【讨论】：

【解决方案3】：

不要将十进制 0 和 1 与二进制 0 和 1 混淆。当您将11111111 分配给foo 时，它是十进制基础文字而不是二进制文字。事实上，按照 C 标准，没有什么比二进制字面量更重要的了。虽然，一些编译器支持它作为扩展。如果你想将char 设置为所有真（1）位，你可以这样做：

foo = ~(foo & 0);

【讨论】：

为什么要使用foo & 0 部分？为什么不直接说0？
@GrahamS foo 和 (foo & 0) 可能有不同的结果类型。不确定在这种情况下一个人比另一个人有什么好处。

【解决方案4】：

将 char 设置为所有真位

#include <limits.h>
char all_ones = CHAR_MIN | CHAR_MAX;

在所有char 位宽、char 符号和整数编码下都能正常工作¹。

char 可能是 signed 或 unsigned，如果 signed，它可能编码为 2 的补码，或者很少是一个补码或符号-震级。 Examples。它至少有 8 位，但在某些平台上它更宽。没有填充位。

本质上，我们正在寻找

char ones = CHAR_MAX;  // `char` is unsigned
char ones = -1;        // `char` is signed and 2's complement
char ones = ~0;        // `char` is signed and 1's complement (rare)
char ones = CHAR_MIN;  // `char` is signed and sign-magnitutde (rare)

将超出范围的值分配给已签名的char 的解决方案调用实现定义的行为。所以结果可能不是想要的所有结果。

否则，新类型是有符号的，值不能在其中表示；结果是实现定义的，或者引发了实现定义的信号。 C11dr §6.3.1.3 3

// Almost always correct alternatives
char all_ones = ~0; // Work great but maybe not on rare sign-magnitude per 6.3.1.3 3
char all_ones = ~0u; // Always invokes 6.3.1.3 3 when char is signed.

¹在稀有的一个补码系统上，全1位模式可能是-0或陷阱。当一个陷阱，没有解决方案是可以接受的。

【讨论】：