从char*转换为signed char*

Question

我看到一段有效的C代码，尝试将其编译为C++，但出现了一个我无法理解的错误。

char* t;
signed char* v = t;

错误：从 char* 转换为 signed char* 是无效的。

根据我的了解，char 和 signed char 在语义上是相同的，但编译器仍认为它们是不同的类型。

我知道这个错误是由这两种类型之间的差异造成的，我的问题是：为什么存在这种差异？

据我所知，char 可以实现为 signed char 或 unsigned char 中的一种，因此应该与其中的一个完全相同。

我查阅了这个问题，但这个答案并没有回答我想知道的点。

- Geoffroy

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我喜欢将signed和unsigned char视为算术类型，基本上只是小整数，而char则是I/O类型--命令行参数、环境以及通过文件的读写都是以字符为单位进行的。 - Kerrek SB

这个问题已经在https://dev59.com/JnRC5IYBdhLWcg3wAcbU得到了解答。最基本的解释是，`unsigned char的范围是0..255，而signed char的范围是-127..128。所以你不能将一个值为-42的signed char转换为unsigned char，也不能将一个值为142的unsigned char转换为signed char。通常情况下，char被读作signed char`。 - alle_meije

@alle_meije 和 signed char 以及 char* 是相等的。虽然我搜索了，但我没有看到这个问题... - Geoffroy

这不是我读到的 char 对象能否保存负值是实现定义行为。 - alle_meije

我的意思是，“应该是这样还是那样”意味着你的代码将在一个编译器系统上工作，但可能在另一个上不起作用。这里的“实现”是指编译器的实现，你的代码不应该依赖于它。这与将指针NULL实现为数字0相同。大多数编译器都这样做，但不能保证。 - alle_meije

Answer 1

实际上，我最终找到了与此相关的规范部分：

3.9.1 基本类型

1. 声明为字符(char)的对象应足够大，以存储实现基本字符集中的任何成员。如果将该集合中的字符存储在字符对象中，则该字符对象的整数值等于该字符的单个字符文字形式的值。是否可以使用char对象保存负值是由实现定义的。字符可以明确地声明为无符号或有符号。普通的char、signed char和unsigned char是三种不同的类型。一个char、一个signed char和一个unsigned char占用相同的存储空间并具有相同的对齐要求(3.11)；也就是说它们具有相同的对象表示形式。对于字符类型，对象表示的所有位都参与值表示。对于无符号字符类型，值表示的所有可能位模式都代表数字。这些要求不适用于其他类型。在任何特定的实现中，普通char对象可以采用与signed char或unsigned char相同的值；哪一个是由实现定义的。

- Geoffroy

Answer 2

据我所知，char和signed char在语义上是相同的，但编译器仍然认为它们是不同的。

不，char并不在语义上等同于signed char。

与其他整数类型（integer、long、short等）相比，没有保证没有signed或unsigned的char将是signed。这是实现定义的。一些架构将其定义为signed，而另一些则将其定义为unsigned。

因此，对于char，如果有符号性很重要，您确实需要指定您想要的符号类型。

我的建议是，如果您正在进行字符操作等，或者使用使用char或char *的API调用，请使用char。如果您只想要一个8位整数值，请确保指定signed char或unsigned char，这样在几年后当您移植到不同的架构时就不会遇到问题。

或者更好的方法是，使用uint8_t或int8_t来表示8位整数。

编辑：根据您自己的答案：

这些要求对于其他类型不适用。在任何特定的实现中，一个普通的char对象可以采用与signed char 或 unsigned char相同的值；哪一个是实现定义的。

- mjs

Answer 3

我会说出我所知道的...

对于char类型，C++中大小为'1'字节。

如果是有符号的char，则范围为-128到127；如果是无符号的char，则范围为0到256。

我们都知道一个字节中有8个位，在有符号的char情况下，最高位（即最左边的位）用于表示符号，其余7位用于表示值，使范围为0-2^7（0-127）。负数使用逻辑1表示，正数使用逻辑0表示。例如（1 0000111=-7，0 0000111=+7），而1 0000000表示-128。但是，如果将129分配给有符号的char值，则会自动更改为-127（即在范围（-128,127）内的值）。

另一种情况是无符号的char类型，所有8位都用于表示值，即范围为0-2^8（0-255）。这里的0-127与有符号的char相同，而属于-128到0的值可以在无符号char集合的128-255范围内找到。

因此，我们可以说并发现两种类型“有符号”和“无符号”的内部存储差异，这可能是问题所在。

- Raon

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谢谢你的回答，所有的都是正确的，但那并不是实际的问题 :) - Geoffroy

@Raon：实际上标准规定：sizeof(char) == 1，但并未确定1 => 1字节，而只是说明char是系统支持的最小可分配内存块。一些奇特的系统可能使用1KB作为最小可分配大小... 另外请注意，标准没有指定有符号类型的表示方式！ - MFH

使用类型为'char *'的表达式初始化'signed char *'会在不同符号整数类型之间转换指针。 - Raon

@MFH 不是的，伙计，如果它只有一个字符，那就是一个。你所说的是操作系统的内存分配问题。但我们将为我们的程序使用更多的内存管理器。 - Raon

@Raon：1个字符并不等于1个字节，如果你声称相反，你可能需要与标准委员会交流（参见§1.7.1）。C++标准所谓的“字节”不一定是我们通常所说的字节... - MFH