关于C语言中的无符号数和有符号数

无符号数和有符号数是不能进行比较运算的,否则可能会出现意想不到的错误,且极难检查出来!
首先肯几个例子(假设在32位的机器上):
1         10 == 0U
2         2-1 < 0U (注: 0是无符号的)
3         32147483647U > -2147483647 - 1
4         42147483647 > (int2147483648U

 

结果如下:
1         11
2         20 *
3         30 *
4         41 *

 

从结果中可以看出,2 3 4都不是我们想像中的结果。在C语言中,当一个无符号数和一个有符号数进行比较运算时,有符号数会被隐含的转换成无符号数,并假设这两个数都是非负数,然后进行比较运算。当把一个有符号数转换成无符号数时,其底层的二进制表示没有改变,仅仅是对其进行了不同的解释。这样,由于这两个原因就会出现上面的结果。
首先分析一下2:
-1的二进制补码表示是32个1。而0U的二进制补码表示是32个0.在比较的时候,-1被当做无符号数,也就是把32个1当做无符号数和32个0的无符号数比较,显然,32个1要大于32个0.所以,2的结果是1.
再看看3,-2147483647的二进制补码表示是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000, -1的补码表示是32个1,两个相加,也就是补码异或,得到0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111,这个结果是溢出的。由于前一个的操作数是无符号数,因此,前面的计算结果被当做无符号数来处理,因此,这两个数是相等的。所以结果是0.对于4,2147483648U被转换成有符号数是-1,所以4的结果是1.
从上面可以看出,无符号数和有符号数在进行比较的时候,如果数值在边界上,则很容易出错。
看下面的一段程序:
 1 float sum(float a[], unsigned int len)
 2 {
 3     int i;
 4     float r = 0.0;
 5     for (i = 0; i <= len - 1++i)
 6     {
 7         r += a[i];
 8     }
 9     return r;
10 }

 

如果len为0,那么这段代码将不会返回0.0。而是段错误。

另外,当在无符号数和有符号数之间进行类型转换时,不同的转换顺序会得到不同的结果。如:
1 
2 unsigned x = 0xFFFF;
3 (int) ((word << 24>> 24);
4 ((int) word << 24>> 24;

 

        第一个表达式的结果是0xFF,而第二个是0xFFFFFFFF.原因是第一个表达式的右移运算高位补0,而第二个右移运算高位补1.

测试代码:
 1 #include <stdlib.h>
 2 #include <stdio.h>
 3 float sum(float a[], unsigned int len)
 4 {
 5     int i;
 6     float r = 0.0;
 7     for(i = 0; i <= len - 1++i)
 8     {
 9         r += a[i];
10     }
11     
12     return r;
13 }
14 
15 int main()
16 {
17     printf("-1 < 0U : %s\n", (-1 < 0U? "true" : "false");
18     printf("2147483647U > -2147483647 - 1 : %s\n", ( 2147483647U > -2147483647 - 1? "true" : "false");
19     printf("2147483647 > (int)2147483648U : %s\n", ( 2147483647 > (int)2147483648U? "true" : "false");
20     
21     unsigned w = 0xFFFF;
22     printf("(int) ((w << 24) >> 24) = %x\n", (int) ((w << 24>> 24));
23     printf("((int)(w << 24)) >> 24 = %x\n", ((int)(w << 24)) >> 24);
24 
25     float a[1];
26     printf("sum %f\n", sum(a, 0));
27     return 0;
28 }

 

运行结果:
1 hcy@hcy-desktop:~$ ./a.out 
2 -1 < 0U : false
3 2147483647U > -2147483647 - 1 : false
4 2147483647 > (int)2147483648U : true
5 (int) ((w << 24>> 24= ff
6 ((int)(w << 24)) >> 24 = ffffffff
7 段错误

 

 

 

posted @ 2010-01-06 10:17  kernel@hcy  阅读(3092)  评论(1编辑  收藏