C中将字节转换为有符号整数

Question

我在C语言中有一个存储在char类型变量中的二进制值，我想将这个字节转换为带符号整数。

目前我有如下代码：

char a = 0xff;
int b = a; 
printf("value of b: %d\n", b);

标准输出结果为“255”，期望的输出结果是“-1”。

- xwgou

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首先将类型转换为 signed char: int b = (signed char) a; - obataku

ff 的十六进制是 255，所以如果你想要 -1，你期望进行什么样的转换或变换？ - CB Bailey

谢谢你们，oldrinb和Charles =) - xwgou

Answer 1

根据C99标准，

6.3.1.3 有符号和无符号整数

当将整型值转换为 _Bool 以外的其他整型类型时，如果该值可由新类型表示，则保持不变。

否则，如果新类型是无符号的，则通过重复加上或减去超过新类型可以表示的最大值的一个值，直到该值在新类型范围内，来转换该值。

否则，新类型为有符号类型并且该值无法被其表示; 结果是实现定义的或引发实现定义的信号。

您需要将 char 强制转换为 signed char，然后再分配给 int，因为任何 char 可以取得的值都可以直接表示为 int。

#include <stdio.h>

int main(void) {
  char a = 0xff;
  int b = (signed char) a;
  printf("value of b: %d\n", b);
  return 0;
}

快速测试表明它在这里可以正常工作：

C:\dev\scrap>gcc -std=c99 -oprint-b print-b.c

C:\dev\scrap>print-b
value of b: -1

请注意，C99标准未定义char是被视为有符号还是无符号的。

引用如下： 6.2.5 类型 类型为 char 的对象足够大，可以存储基本执行字符集中的任何成员。如果将基本执行字符集的成员存储在 char 对象中，则其值保证为正。如果存储任何其他字符，则结果值是实现定义的，但必须在该类型可以表示的值范围内。

三种类型 char、signed char 和 unsigned char 统称为字符类型。实现应定义 char 具有与 signed char 或 unsigned char 相同的范围、表示和行为。

- obataku

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需要注意的是，从技术上讲，有符号整数溢出会导致未定义的行为，因此为了在不同平台上获得一致的结果，您需要自己定义环绕语义（即检查SCHAR_MAX并相应地采取措施）。 - eq-

一个虚构的编译器是否可以合法地拥有（比如说）SCHAR_MAY == 512，以便这段代码会打印出“b的值：255”？ - tiwo

@eq 这里不是 C 语言中的溢出，而是由 C99 中的 6.3.1.3p3 规定的整数转换。因此，这里没有未定义的行为。 - ouah

@ouah，直接引用一下：“结果要么是实现定义的，要么会引发实现定义的信号”，所以目前没有未定义的行为，但它可能会在你的程序中崩溃 :) - Jens Gustedt

Answer 2

替换：

char a = 0xff

by

signed char a = 0xff;  // or more explicit: = -1

让printf打印-1，你可以这样做。

如果您不想改变a的类型，可以按照@veer在评论中添加的方法，将a简单地转换为(signed char)，然后再将其值分配给b。

请注意，在这两种情况下，这种整数转换是实现定义的，但这是常见的实现定义行为。

- ouah

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@JensGustedt 这不是 C 定义中的溢出。这是完全有效（但实现定义的）C 代码。 - ouah

嗯，signed char 通常可以容纳从 -128 到 127 的值。在这里，您正在将无符号值 255 分配给它。这是一种溢出。 Ouah 正确指出，然后发生的事情是实现定义的。其中可能发生的这些实现定义的事情之一是“引发信号”。 - Jens Gustedt

@JensGustedt 在赋值之前，255的值被转换为(signed char)，这个转换受到C99中6.3.1.3p3的规定。由于转换是在赋值之前进行的，因此不会发生溢出。 - ouah

顺便说一下，C语言指出 (C99, 4.p3) 在所有其他方面正确的程序，在正确的数据操作下包含未指定的行为，应该是一个正确的程序，而根据定义实现定义行为是未指定的行为。我认为崩溃不是正确程序的可接受行为。 - ouah

但是标准明确提到，在转换为有符号整数类型时，如果值在目标类型中不可表示，可能会引发实现定义的信号。我认为在这种情况下，只要实现文档化了它，崩溃是允许的。 - Daniel Fischer

Answer 3

你从一开始就错了：

char a = 0xff;

如果char是signed，你似乎是这样假设的，在这里你已经有一个超出范围的值了，0xFF是一个无符号数量，值为255。如果你想把char看作有符号数，请使用signed char并将其赋值为-1。如果你想把它看作位模式，请使用unsigned char并将其赋值为0xFF。然后你对int的初始化将会按照你的期望执行。 char、signed char和unsigned char在标准的定义中是三种不同的类型。将char本身保留给字符，打印可读的人类内容。

- Jens Gustedt

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请注意，按定义它们是三种不同的类型，但实际上 char 要么是 unsigned char 要么是 signed char。DR＃068 澄清了这一点 http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/dr_068.html - ouah

@ouah，为了更清楚地说明：char具有与其中一种[un]signed char类型相同的值范围，但它是一个独立的类型（如C的类型系统所示），不同于任何一个。我想要表达的观点是，这三种类型在标准中给出的语义差异很大，你应该根据它们的意图使用它们。如果可以避免，不要将char用于算术运算，否则可能会在另一半可能的平台上出错。 - Jens Gustedt