C中类型转换和按位运算的结果取决于顺序
Result of type cast and bitwise operation in C depends on the order
我试图在不使用头文件 <limit.h> 的情况下打印 int, char, short, long 的最小值。所以按位运算会是一个不错的选择。但是奇怪的事情发生了。
声明
printf("The minimum of short: %d\n", ~(((unsigned short)~0) >> 1));
给我
The minimum of short: -32768
但是声明
printf("The minimum of short: %d\n", ~((~(unsigned short)0) >> 1));
给我
The minimum of short: 0
这种现象也出现在char。但它不会出现在 long, int 中。为什么会这样？
值得一提的是，我使用 VS Code 作为我的编辑器。当我在语句
中将光标移动到 unsigned char 上时
printf("The minimum of char: %d\n", (short)~((~(unsigned char)0) >> 1));
它给了我提示 (int) 0 而不是我预期的 (unsigned char)0。为什么会这样？
首先，none 您的代码非常可靠，不会达到您的预期。
printf 和所有其他可变参数长度函数都有一个功能失调的“功能”，称为 默认参数提升 。这意味着传递的参数的实际类型会进行静默提升。小整数类型（例如 char 和 short）被提升为带符号的 int。 （并且 float 被提升为 double。）Tl;dr：printf 是一个疯狂的函数。
所以各种小整数类型之间可以任意转换，最后还是会升到int。如果您为预期类型使用正确的格式说明符，这没有问题，但您没有使用 %d ，它用于 int.
此外，~ 运算符与 C 中的大多数运算符一样，对其操作数执行隐式整数提升。参见 。
也就是说，这一行 ~((~(unsigned short)0) >> 1) 执行以下操作：
取 int 类型的文字 0 并转换为 unsigned short.
通过隐式整数提升将 unsigned short 隐式提升回 int。
计算 int 值 0 的按位补码。这是 0xFF...FF 十六进制，-1 十进制，假设 2 的补码。
将此 int 右移 1。在这里，您在移动负整数时调用实现定义的行为。 C允许这导致逻辑移位=零移位，或算术移位=符号位移位。编译器与编译器的结果不同且不可移植。
在逻辑移位的情况下你得到 0x7F...FF 或在算术移位的情况下得到 0xFF...FF。在这种情况下，它似乎是后者，这意味着你在移位后仍然有小数 -1。
你对 0xFF...FF = -1 进行按位补码得到 0.
您将其投射到 short。还是0.
默认参数提升将其转换为 int。还是0.
%d 期望 int 并因此相应地打印。 unsigned short 与 %hu 一起打印，short 与 %hd 一起打印。使用正确的格式说明符应该可以消除默认参数提升的影响。
建议：研究隐式类型提升并避免在有符号类型的操作数上使用按位运算符。
要简单地显示各种有符号类型的最低 2 的补码值，您必须对无符号类型做一些技巧，因为对它们的有符号版本进行位运算是不可靠的。示例：
int shift = sizeof(short)*8 - 1; // 15 bits on sane systems
short s = (short) (1u << shift);
printf("%hd\n", s);
这会将一个 unsigned int 1u 移位 15 位，然后将其结果转换为 short，以某种“实现定义的方式”，这意味着在二进制补码系统上，您最终会将 0x8000 转换为 - 32768.
然后给 printf 正确的格式说明符，您将从那里得到预期的结果。
我试图在不使用头文件 <limit.h> 的情况下打印 int, char, short, long 的最小值。所以按位运算会是一个不错的选择。但是奇怪的事情发生了。
声明
printf("The minimum of short: %d\n", ~(((unsigned short)~0) >> 1));
给我
The minimum of short: -32768
但是声明
printf("The minimum of short: %d\n", ~((~(unsigned short)0) >> 1));
给我
The minimum of short: 0
这种现象也出现在char。但它不会出现在 long, int 中。为什么会这样？
值得一提的是，我使用 VS Code 作为我的编辑器。当我在语句
中将光标移动到unsigned char 上时
printf("The minimum of char: %d\n", (short)~((~(unsigned char)0) >> 1));
它给了我提示 (int) 0 而不是我预期的 (unsigned char)0。为什么会这样？
首先，none 您的代码非常可靠，不会达到您的预期。
printf 和所有其他可变参数长度函数都有一个功能失调的“功能”，称为 默认参数提升 。这意味着传递的参数的实际类型会进行静默提升。小整数类型（例如 char 和 short）被提升为带符号的 int。 （并且 float 被提升为 double。）Tl;dr：printf 是一个疯狂的函数。
所以各种小整数类型之间可以任意转换，最后还是会升到int。如果您为预期类型使用正确的格式说明符，这没有问题，但您没有使用 %d ，它用于 int.
此外，~ 运算符与 C 中的大多数运算符一样，对其操作数执行隐式整数提升。参见
也就是说，这一行 ~((~(unsigned short)0) >> 1) 执行以下操作：
取
int类型的文字0并转换为unsigned short.通过隐式整数提升将
unsigned short隐式提升回int。计算
int值0的按位补码。这是0xFF...FF十六进制，-1十进制，假设 2 的补码。将此
int右移 1。在这里，您在移动负整数时调用实现定义的行为。 C允许这导致逻辑移位=零移位，或算术移位=符号位移位。编译器与编译器的结果不同且不可移植。在逻辑移位的情况下你得到
0x7F...FF或在算术移位的情况下得到0xFF...FF。在这种情况下，它似乎是后者，这意味着你在移位后仍然有小数-1。你对
0xFF...FF=-1进行按位补码得到0.您将其投射到
short。还是0.默认参数提升将其转换为
int。还是0.%d期望int并因此相应地打印。unsigned short与%hu一起打印，short与%hd一起打印。使用正确的格式说明符应该可以消除默认参数提升的影响。
建议：研究隐式类型提升并避免在有符号类型的操作数上使用按位运算符。
要简单地显示各种有符号类型的最低 2 的补码值，您必须对无符号类型做一些技巧，因为对它们的有符号版本进行位运算是不可靠的。示例：
int shift = sizeof(short)*8 - 1; // 15 bits on sane systems
short s = (short) (1u << shift);
printf("%hd\n", s);
这会将一个 unsigned int 1u 移位 15 位，然后将其结果转换为 short，以某种“实现定义的方式”，这意味着在二进制补码系统上，您最终会将 0x8000 转换为 - 32768.
然后给 printf 正确的格式说明符，您将从那里得到预期的结果。