【问题标题】：How memset initializes an array of integers by -1?memset如何通过-1初始化一个整数数组？
【发布时间】：2014-08-04 03:41:08
【问题描述】：

manpage 说的是memset：

#include <string.h>
void *memset(void *s, int c, size_t n)
memset() 函数用常量字节c 填充s 指向的内存区域的第一个n 字节。

很明显memset不能用来初始化int数组如下图：

int a[10];
memset(a, 1, sizeof(a));

这是因为int 由 4 个字节（比如说）表示，而数组a 中的整数无法获得所需的值。
但我经常看到程序员使用memset 将int 数组元素设置为0 或-1。

int a[10];
int b[10];
memset(a, 0, sizeof(a));  
memset(b, -1, sizeof(b));

根据我的理解，使用整数 0 初始化是可以的，因为 0 可以用 1 个字节表示（在这种情况下我可能错了）。但是如何用-1（4 字节值）初始化b？

【问题讨论】：

投反对票，想解释一下吗？这个问题与这个网站或其他东西无关吗？
您对使用0 进行初始化的原因有点错误。没关系，因为0 适合unsigned char（因此在用作memset 的第二个参数时不会被截断）和因为sizeof(int) 的内存中的位模式-字节零与内存中sizeof(int) 连续一字节零的位模式相同。这两件事都必须是真实的才能起作用。事实上，在二进制补码算术中，这些情况恰好适用于两个数字：0 和 -1。
@zwol：嗯？第一句话说的是零，所以对于-1 来说不是真的。因此，大概您打算隐式参数化第一句：如果 int 的值为 x 的位与 sizeof(int) 的位相同，则它适用于 x unsigned char 每个都有值 x。此外，我们必须将具有值 x 的 unsigned char 视为由 x 转换为 unsigned char 的结果，因为 -1 是不可表示的。如果是这样，那么 0 和 -1 是唯一这样的值是不正确的。 16,843,009 • x 适用于任何整数 0 ≤ x
@zwol：除了C不要求不同宽度的整数中的位位置表示相同的值。
@EricPostpischil 我不明白你的例子。任何 char 类型都不能表示 16,843,009 的倍数（好吧，除非您使用的是 CHAR_BIT >= 25 的机器。）

标签： c++ c arrays twos-complement memset

【解决方案1】：

奇怪的是，这与 -1 一起工作的原因与它与零一起工作的原因完全相同：在two's complement binary representation 中，-1 的所有位都有1s，无论大小如何整数，因此在二进制补码硬件上用填充了所有 1s 的字节填充一个区域会产生一个有 -1 有符号 ints、longs 和 shorts 的区域。

在不同于二进制补码的硬件上，结果会有所不同。 -1 整数常量将被转换为所有的 unsigned char，因为该标准具体说明了必须如何执行转换。但是，所有位都设置为1 的字节区域将根据平台规则被解释为整数值。例如，在符号和大小硬件上，数组的所有元素都将包含相应类型的最小负值。

【讨论】：

使用~0 不会有效地相同（并且更清晰）？
@FiddlingBits 是的，使用~0 肯定会避免这里的混乱。
@hacks 如果你用全1位模式填充一个内存区域，该区域对应于某个整数类型的sizeof（int、long 或short），然后将该区域重新解释为相应的整数类型，您将在具有二进制补码表示的计算机上看到 -1。请注意，在极少数情况下，当您拥有符号幅度硬件时，您会看到该硬件上可表示的最小负整数（我从未见过这样的硬件，甚至没有人提到见过这样的硬件，但我听说它确实存在） .
@hacks 你是对的，使用-1 作为“用全1 填充的字节”的“快捷方式”是特定于平台的。我对此进行了一些澄清，以及上面的长评论。谢谢！
@chux 标准规定，为了将负整数值转换为unsigned，编译器必须从 2^N 中减去负值的大小，其中 N 是无符号整数类型。这里，N 是 8，所以结果是 256-1=255，一个无符号值。这就是他们避免在不需要 2s 补码表示的情况下定义流程实现的方式。这就是为什么我的理解是-1 将被转换为全一的位模式，而不管目标平台上的负数表示方式如何。

【解决方案2】：

当一个数的所有位都是`0`时，它的值也是0。但是，如果所有位都是 `1`，则值为 -1。

如果我们写int a[2]，则分配4x2字节的内存，其中包含随机/垃圾位-

00110000 00100101 11100011 11110010    11110101 10001001 00111000 00010001

然后，我们写memset(a, 0, sizeof(a))。现在，memset() 逐字节工作，0 的一个字节表示（unsigned char）是00000000。所以，它变成了-

00000000 00000000 00000000 00000000    00000000 00000000 00000000 00000000

因此，a[0] 和 a[1] 都被初始化为 0。

现在，让我们看看memset(a, -1, sizeof(a))：-1 的一个字节是11111111。而且，我们得到-

11111111 11111111 11111111 11111111    11111111 11111111 11111111 11111111

这里，a[0] 和 a[1] 的值都为 -1。

但是，对于memset(a, 1, sizeof(a))：一个字节中的1是00000001-

00000001 00000001 00000001 00000001    00000001 00000001 00000001 00000001

因此，该值将是 - 16843009。

【讨论】：

void *memset( void *dest, int ch, size_t count ); => 将值ch（转换为unsigned char后）复制到dest指向的对象的第一个count个字符中。

当一个数的所有位都是0时，它的值也是0。但是，如果所有位都是 1，则值为 -1。

当一个数的所有位都是`0`时，它的值也是0。但是，如果所有位都是 `1`，则值为 -1。