如何在C语言中检测有符号整数的编码？

Question

ISO C标准允许使用三种编码方法来表示带符号的整数：补码、反码和原码。

有什么有效或好的方法可以在运行时（或其他时间，如果有更好的解决方案）检测编码呢？我想知道这个信息，以便为不同的可能性优化大数库。

我计划在程序每次运行时计算并将其存储在一个变量中，因此它不必非常快 - 我假设编码不会在程序运行期间改变 :-)

- paxdiablo

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在特定架构的编译过程中，你永远不需要在运行时执行此操作，这纯粹是一个编译时问题。 - Paul R

对于大数库，你几乎总是需要无符号类型。虽然你可能能够使用有符号类型来表示最高位字，但更简单的方法是存储一个单独的符号位，并始终使用正数进行计算，然后根据符号位翻转加法/减法的意义。基本上就是你自己的符号/幅度表示法。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 1

您只需使用类似于 -1&3 的内容检查常量 -1 的低位即可。

这将评估：

1. 对于符号大小(Sign and Magnitude)
2. 对于反码(One's Complement)
3. 对于补码(Two's Complement)

这甚至应该可以在#if #else构造内的预处理器表达式中完成。

- Jens Gustedt

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@Jens Gustedt的回答非常好！但是在交叉编译期间，到底检查了什么，编译器（预处理器）的编码还是目标机器的编码？ - user2596047

@user2596047，编译器必须始终将所有表达式评估为在运行时评估的方式，以便生成的代码的执行与所谓的“抽象状态机”中的行为相同。因此，是的，即使是用于交叉编译，这也必须在目标机器的算术中完成，而不是在主机机器上完成。 - Jens Gustedt

Answer 2

检测一的补码应该很简单 - 类似于if (-x == ~x)。检测二的补码也应该非常容易： if (-x == ~x + 1)。如果不是这两种情况，那么它必须是符号/大小格式。

- Jerry Coffin

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这些也是常量表达式，因此您可以在 #if 测试中使用它们：#define TWOSCOMPLEMENT（〜-1 == 0），然后 #if TWOSCOMPLEMENT。 - caf

你的表达并不一定适用于所有情况下的 x，所以在边界情况下需要小心。特别是对于二进制补码中的一个恶劣情况，即 -x 可能会导致未定义的行为，例如 -INT_MIN 可能会超出范围。 - Jens Gustedt

Answer 3

为什么不在编译时就做呢？如果需要，您可以让构建脚本/Makefile编译测试程序，然后使用预处理器进行条件编译。这也意味着性能大大不那么重要，因为它只运行一次每次编译，而不是每次运行。

- Matthew Flaschen

Answer 4

获得一个指向显示不同位模式的int的指针。将其强制转换为无符号int类型的指针，然后检查位值。

选择一些特定的值进行操作应该可以实现你想要的效果。

- Andrew Cooper

Answer 5

我猜你可以将一个负数存储为一个int，然后将其存储到足够大的char数组中，并将该数组与各种表示进行比较以找出结果。

但是，呃...无符号整数不应该有符号，对吧？

- Arc

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是的...看来我想得太复杂了...Jerry关于使用位运算进行检查是正确的。不用在意了。将其作为备选答案留在这里。 - Arc

是的，抱歉，那应该被签名。 - paxdiablo