按位取反后右移导致意外结果

Question

我本以为下面的代码会输出10，因为 (~port) 等于 10100101。 所以，当我们将其右移 4 位时，我们得到了 00001010，也就是 10。 但是结果却是 250！为什么呢？

int main()
{
    uint8_t port = 0x5a;
    uint8_t result_8 =  (~port) >> 4;
    //result_8 = result_8 >> 4;

    printf("%i", result_8);

    return 0;
}

- Islam Abdeen

Answer 1

C在执行操作之前将uint8_t提升为int。所以：

1. port被提升为有符号整数0x0000005a。
2. ~取反得到0xffffffa5。
3. 算术移位返回0xfffffffa。
4. 它再次被截断为uint8_t，得到0xfa == 250。

要解决这个问题，可以截断临时结果：

uint8_t result_8 = (uint8_t)(~port) >> 4;

掩盖它：

uint8_t result_8 = (~port & 0xff) >> 4;

或者异或它（感谢@Nayuki！）：

uint8_t result_8 = (port ^ 0xff) >> 4;

- Yakov Galka

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你说得没错，但我认为C语言不仅支持uint8_t，还支持unsigned char，因为我也用unsigned char测试过，并得到了相同的结果！我是对的吗？ - Islam Abdeen

在你的系统上，uint8_t很可能是unsigned char的同义词。提升规则适用于所有小于int的整数类型。 - Yakov Galka

或者只显式地翻转低8位： result = (port ^ 0xFF) >> 4;。 - Nayuki

C++ 也可以做到这个吗？ - Tomáš Zato

@TomášZato：是的。请参见https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_conversion#Numeric_promotions。 - Yakov Galka

算术位移会返回0xfffffffa，这是由具体实现定义的。参考C11dr §6.5.7 5。 - chux - Reinstate Monica