为什么 C++ 将 unsigned char 值打印为负数？

Question

我正在尝试了解 C++ 中的隐式转换规则，并且我了解到当两种主要类型之间存在一个操作时，"lower type" 被提升为 "higher type"，所以假设:

int a = 5;
float b = 0.5;

std::cout << a + b << "\n";

应该打印 5.5 因为 'a' 被提升为 float 类型。我也明白无符号类型比有符号的计数器部分 "higher types" 所以：

int c = 5;
unsigned int d = 10;

std::cout << c - d << "\n";

打印 4294967291 因为 'c' 被提升为无符号整数，并且由于无符号类型在小于零时回绕，我们得到那个大数字。

但是对于以下情况，我不明白为什么我得到的是 -105 而不是正数。

#include <iostream>

int main(void) {
    unsigned char a = 150;
    std::cout << static_cast<int>(a - static_cast<unsigned char>(255)) << "\n";
    return 0;
}

我猜这个代码：

a - static_cast<unsigned char>(255)

结果应该是正数，所以最后的转换（到 int）不应该影响最终结果对吗？

Answer 1

您缺少从 unsigned char 到 int 的（隐式）转换，而恰好执行 -（减）操作。每当您尝试将任何整数运算应用于小于 int.

的某个整数类型的值时，都会发生此整数提升

Answer 2

引自 C++14，章节 § 5.7

The additive operators + and - group left-to-right. The usual arithmetic conversions are performed for operands of arithmetic or enumeration type.

和通常的算术转换，（特定于这种情况）

....

Otherwise, the integral promotions (4.5) shall be performed on both operands

最后，积分促销，第 4.5 章

A prvalue of an integer type other than bool, char16_t, char32_t, or wchar_t whose integer conversion rank (4.13) is less than the rank of int can be converted to a prvalue of type int if int can represent all the values of the source type; otherwise, the source prvalue can be converted to a prvalue of type unsigned int.

因此，unsigned char操作数被提升为int，然后计算结果。

Answer 3

这里有答案显示正在发生的事情。我不会重复。我将给你一个简单的工具来帮助你。

这里有一个技巧可以快速找到表达式的类型：

template <class> struct Name; // purposely no definition given

Name<decltype(your_expression)> n;

这将为未定义的模板生成编译器错误 'Name'，但我们真正感兴趣的是将出现在错误消息中的模板参数的类型。

例如如果你想看看在两个 unsigned char:

之间进行算术运算时得到的类型

#include <utility>
template <class> struct Name;

auto test()
{
    Name<decltype(std::declval<unsigned char>() - std::declval<unsigned char>())> n;

   // or
   unsigned char a{};
   Name<decltype(a - a)> n2;
}

会得到你

error: implicit instantiation of undefined template 'Name<int>'

这会告诉你表达式的类型是 int

当然这不会告诉您所涉及的规则，但这是查看表达式类型或验证您对表达式类型的假设的快速起点。

为什么 C++ 将 unsigned char 值打印为负数？

Why does C++ prints unsigned char value as negative?

c++

unsigned

char

type-promotion