【重要】关于有符号数与无符号数的一些总结

1

有、无符号数之间的运算

有符号数与无符号数之间的运算，编译器会进行隐式类型转换。

请看如下代码：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
  unsigned int a = 6;
  int b = -20;
  
  if ( a+b > 6 )
    printf("a+b大于6\n");
  else
    printf("a+b小于6\n");
  
    return 0;
}

程序输出结果为：

a+b大于6

原因是因为编译器会将有符号数b转换成为一个无符号数，即此处a+b等价于a+(unsigned int)b。

该程序运行在32bit环境下，b的值为0xFFFFFFFF-20+1 = 4294967276，即a+b将远远大于6。

C 语言按照一定的规则来进行此类运算的转换，这种规则称为正常算术转换，转换的顺序为：

double>float>unsigned long>long>unsigned int>int

即操作数类型排在后面的与操作数类型排在前面的进行运算时，排在后面的类型将隐式转换为排在前面的类型。

2

有、无符号数转化为更大类型

请看如下代码：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
  //情况一
  signed char c1 = 0xff;  
  unsigned char c2 = 0xff;
  int a1,a2;
  a1 = (int)c1;
  a2 = (int)c2;
  printf("a1=%d(%#.8X),a2=%d(%#.8X)\n",a1,a1,a2,a2);
  
  //情况二
  signed char c3 = 0x80;
  unsigned char c4 = 0x80;
  int a3,a4;
  a3 = (int)c3;
  a4 = (int)c4;
  printf("a3=%d(%#.8X),a4=%d(%#.8X)\n",a3,a3,a4,a4);
  
  //情况三
  signed char c5 = 0x7f;
  unsigned char c6 = 0x7f;
  int a5,a6;
  a5 = (int)c5;
  a6 = (int)c6;
  printf("a5=%d(%#.8X),a6=%d(%#.8X)\n",a5,a5,a6,a6);
    return 0;
}

程序输出结果为：

a1=-1(0XFFFFFFFF),a2=255(0X000000FF)

a3=-128(0XFFFFFF80),a4=128(0X00000080)

a5=127(0X0000007F),a6=127(0X0000007F)

可见：

（1）将无符号数转换为更大的数据类型时, 只需简单地在开头添加0至所需位数，这种运算称为0扩展。

（2）将有符号数转换为更大的数据类型需要执行符号扩展，规则是将符号位扩展至所需的位数，即符号位为0时在开头添加0至所需位数，符号位为1时在开头添加1至所需位数。

此外，还需注意，对于一个signed char类型数据，0xff代表的是-1，因为整数在内存中是以补码的形式存储的。

正数的原码、反码、补码都相等。负数的反码是将原码中除符号位以外的所有位（数值位）取反，也就是 0 变成 1，1 变成 0；负数的补码是其反码加 1。

此处，对于一个signed char类型数据，-1的原码为1000 0001，反码为1111 1110，所以补码为1111 1111。

signed char的负数对应表为（图片来源于网络）：

其中，-128最为特殊，需要特别记住，其不遵循传统的由补码计算原码的方法。

以上就是关于有符号数与无符号数的两点总结：（1）有符号数与无符号数之间的运算，编译器会进行隐式类型转换。（2）有符号数、无符号数转换为更大的数据类型。

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