K&R中的类型转换

Question

K&R提供了以下关于 getchar() 的示例:

int getchar(void)
{
    char c;

    return (read(0, &c, 1) == 1) ? (unsigned char) c : EOF;
}

在这里将 c 转换为 unsigned char 是为了避免符号扩展问题，但在fputs()示例中...

int fputs(char *s, FILE *iop)
{
    int c;

    while (c = *s++)
        putc(c, iop);
    return ferror(iop) ? EOF : 0;
}

为什么这次转换无需进行强制类型转换，即可将*s分配给int，而不是先转换为unsigned char？

- Derek

Answer 1

这并不是“符号扩展问题”。这个getchar实现确保所有成功读取的字符都作为非负整数int值返回。这个行为是getchar规范要求的，它明确表示读取的字符被转换为unsigned char值并转换成int值返回，即使char在给定平台上是有符号的。你看到的基本上是getchar规范的直接实现。

与此同时，fputs不返回任何特定的字符值。 fputs不会向用户返回c。那个c是纯粹的内部变量。它应该保留char类型在给定平台上的原始值，因为c的值随后会传递给putc。 putc不希望将字符值转换为非负范围，它希望使用原始字符值，如果char是有符号的，则很容易是负的。

顺便说一下，为什么你看的是fputs而不是fputc？如果你看fputc，就像getchar返回一个字符值一样，你可能会看到它在这方面的实现方式类似于getchar。

- AnT stands with Russia

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为什么我看了fputs而不是fputc？书中没有给出fputc的示例。 - Derek

@Derek：好吧，说得也有道理。但是再次强调，fputs在这方面与getchar无法进行有意义的比较，因为它们的返回值规范完全不同。 - AnT stands with Russia

Answer 2

第一次我完全误解了问题。这里的问题在于，`getchar()`需要返回整个范围为0-255的`char`或`EOF`。在大多数平台上，`EOF=-1`。为了返回一个负值和一个字符，必须使用int。

而在`fputs`中并非如此。在这个例子中，while循环中将一个`char`赋值给了一个`int`。较低类型会提升为较高类型。来自KR C语言程序设计书第44页的引用：

如果任何一个操作数是long double，则另一个操作数将被转换为long double。 否则，如果任何一个操作数是double，则另一个操作数将被转换为double。 否则，如果任何一个操作数是float，则另一个操作数将被转换为float。 否则，将char和short转换为int 然后，如果任何一个操作数是long，则另一个操作数将被转换为long。

- Freddie

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不，fputs 不接受 int 类型的参数。这是问题的前提。 - Potatoswatter

@Potatoswatter，你的意思是 putc 接受一个 int 类型参数。当无符号操作不发生时，低类型会提升为高类型。在 while 循环中此处不需要强制转换。请参见 KR 的第二版《C 程序设计语言》第44页。 - Freddie

是的，那就是我的意思。另一个前提是这种推广不一定做正确的事情；例如，负整数并不代表字符代码。这就是在 getchar 中进行显式转换的原因。另一方面，putc 被定义为接受不是字符代码的整数值，这很令人困惑（但只有非常敏锐的程序员才会注意到，甚至为此这个家伙应该得到点赞）。 - Potatoswatter

Answer 3

根据手册，

fputc()函数将字符c（转换为unsigned char）写入由stream指向的输出流。

该强制转换在函数内部专门执行。

除此之外，从char赋值给负int再返回char保证产生正确结果，而char到负int再到unsigned char保证与直接从char到unsigned char进行的强制转换具有相同的结果。其他情况可能会产生有符号整数溢出，这会产生未定义的行为（即可能崩溃）。但是大多数平台通过安静的二进制截断来处理这种情况，以使许多程序员根本不必担心它。

- Potatoswatter