无符号整数不工作 C++

Question

以下是不同的 programs/scenarios 使用 unsigned int 和各自的输出。我不知道为什么其中一些没有按预期工作。

预期输出：2

程序 1:

int main()
{
    int value = -2;
    std::cout << (unsigned int)value;

    return 0;
}

// OUTPUT: 4294967294

程序 2:

int main()
{
    int value;
    value = -2;
    std::cout << (unsigned int)value;

    return 0;
}

// OUTPUT: 4294967294

程序 3:

int main()
{
    int value;
    std::cin >> value; // 2
    std::cout << (unsigned int)value;

    return 0;
}

// OUTPUT: 2

有人可以解释为什么程序 1 和程序 2 不起作用吗？抱歉，我是编码新手。

Answer 1

您期望从 int 到 unsigned int 的转换在保持其大小的同时简单地更改负值的符号。但这不是它在 C 或 C++ 中的工作方式。当涉及溢出时，无符号整数遵循模运算，这意味着从负值（例如 -1 或 -2）分配或初始化会环绕到最大和第二大无符号值，依此类推。因此，例如，这两个是等价的：

unsigned int n = -1;
unsigned int m = -2;

和

unsigned int n = std::numeric_limits<unsigned int>::max();
unsigned int m = std::numeric_limits<unsigned int>::max() - 1;

见this working example。

另请注意，程序 1 和 2 之间没有实质性区别。这完全取决于用于初始化或分配给无符号整数的值的符号。

Answer 2

将值从有符号转换为无符号会改变值的单个位的解释方式。让我们看一个带有 8 位值的简单示例，例如 char 和 unsigned char。

字符值的取值范围为 -128 到 127。包括 0 这些是 256 (2^8) 个值。通常第一位表示该值是负数还是正数。因此只有最后7位可以用来描述实际值。

无符号字符不能取任何负值，因为没有位可以确定该值应该是负数还是正数。因此其取值范围为 0 到 256。

设置所有位后 (1111 1111)，无符号字符的值为 256。但是，简单字符值会将第一个位视为负值的指示符。坚持 two's complement 这个值将为 -1。

这就是从 int 到 unsigned int 的转换没有达到您预期的效果的原因，但它确实做到了它应该做的。

编辑

如果您只想从负值切换到正值，请自己编写一个像这样的简单函数

uint32_t makeUnsigned(int32_t toCast)
{
    if (toCast < 0)
        toCast *= -1;
    return static_cast<uint32_t>(toCast);
}

通过这种方式，您可以将传入的 int 转换为最大值为 2^32 - 1

的 unsigned int

无符号整数不工作 C++

Unsigned int not working C++

c++

casting

unsigned-integer

c++11