如何判断 C 语言的整型变量是有符号的？

Question

如何判断 C 语言的整型变量是有符号的？

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作为一项练习，我想编写一个宏来告诉我一个整数变量是否带符号。这是我目前的代码，如果我在gcc -fsigned-char或-funsigned-char上尝试对char变量进行操作，我会得到预期的结果。

#define ISVARSIGNED(V) (V = -1, (V < 0) ? 1 : 0)

这个是否是可移植的？有没有一种方法可以在不破坏变量值的情况下实现这一点？

- sigjuice

这是一个有趣的问题，但我更加好奇的是您打算如何使用这些信息。有分享的机会吗？ - Stephen Canon

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@jeffamaphone：实际上，这就是C++中模板发挥作用的地方。 - sbi

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@stephentyrone - 我认为这只是出于好奇心，基于OP问题的前三个单词。我无法想象这种信息的实际应用场景。 - Chris Lutz

@Chris @stephentyrone 这是来自Peter Van Der Linden的《Expert C Programming》一书中的练习。 - sigjuice

7个回答

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#define ISVARSIGNED(V) ((-(V) < 0) != ((V) < 0))

在不破坏变量值的情况下。但对于0值无效。

那么，这种情况怎么处理呢：

#define ISVARSIGNED(V) (((V)-(V)-1) < 0)

- ypnos

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#define ISVARSIGNED(V) ((-V < 0) != (V < 0)) 意思是判断一个变量是否为有符号类型。 - plinth

是的，我不应该复制并粘贴那些多余的东西；-) - ypnos

@plinth，你忘记了在“V”周围加上“额外”的括号，这样可以避免疯狂的宏扩展。 - rmeador

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当V == 0时会失败。此外，如果V具有最负可能的值，则很可能会失败，因为没有正等价物。 - David Thornley

#define ISVARSIGNED(V) ((-(V) < 0) != ((V) < 0)) 注意。有趣的是，这个测试在V == 0时失败。 - plinth

第二个版本适用于0、INT_MIN、UINT_MAX和INT_MAX在适当的类型中。 - plinth

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如果您正在使用GCC，可以使用typeof关键字来避免覆盖该值：

#define ISVARSIGNED(V) ({ typeof (V) _V = -1; _V < 0 ? 1 : 0 })

这里创建了一个临时变量_V，它的类型与V相同。

至于可移植性，我不确定。它可以在补码机器上运行(也就是你的代码可能会在所有计算机上运行)，我认为它也可以在反码和原码机器上运行。另外，如果您使用typeof，您可能需要将-1转换为typeof(V)以使其更安全(即更少出现警告)。

- Chris Lutz

在C++中，无论整数表示方式如何（对于n位，值为2^n-1），它都是由标准保证可以工作的。我手头没有C标准（任何一个）。 - David Thornley

我也不确定，但我记得在维基百科上（所有真实事物的来源:P）读到C标准允许我列出的三种表示方法。虽然现在没有人再使用它们了... - Chris Lutz

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这个简单的解决方案没有任何副作用，包括仅引用v一次（在宏中很重要）的好处。我们使用gcc扩展"typeof"来获取v的类型，然后将-1强制转换为该类型：

#define IS_SIGNED_TYPE(v)   ((typeof(v))-1 <= 0)

使用“<=”而不是“<”可以避免某些情况下（启用时）编译器警告。

- Chris Suter

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一个不同的方法来回答所有“使其变为负面”的答案：

#define ISVARSIGNED(V) (~(V^V)<0)

这样就不需要为不同的 V 值设置特殊情况，因为 ∀ V ∈ ℤ，V^V = 0。

- me22

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有符号/无符号数学的一个特殊特点是，当你对有符号数字进行右移时，最高有效位被复制。而当你对无符号数字进行移位时，新的位都为0。

#define HIGH_BIT(n) ((n) & (1 << sizeof(n) * CHAR_BITS - 1))
#define IS_SIGNED(n) (HIGH_BIT(n) ? HIGH_BIT(n >> 1) != 0 : HIGH_BIT(~n >> 1) != 0

基本上，此宏使用条件表达式来确定数字的高位是否设置。如果没有设置，则通过按位取反该数字来设置它。我们不能进行算术否定，因为-0==0。然后，我们右移1位并测试是否发生符号扩展。

这假定2的补码算术，但通常是一种安全的假设。

- Jay Conrod

你对位移操作的行为做出这些假设有依据吗？ - Chris Lutz

@sbi 修改后使用CHAR_BITS。不过我很好奇：你在使用什么样的机器，它没有每个字节8位？它有多少位？我知道这样的系统很久以前存在，但我不知道现代系统中是否存在不具备8位字节的情况。 - Jay Conrod

即使在2的补码实现中，有符号右移也不能保证是算术右移。可以毫不犹豫地说，这个解决方案适用于大多数实现，在你遇到的所有实现中都适用等等。但是，如果标准打算指定右移时进行符号填充，则不必担心，它会明确说明的 :-) - Steve Jessop

@Jay：我正在使用PC进行工作，虽然多年来我的大部分代码已经移植到了许多平台，但我认为从来没有一个平台没有8位的char类型。 :) 这就是为什么我写下它更适合在PC上这样做的原因。但是，我怀疑在我还在编程时可能会引入16位字符类型。（难道.NET没有16位的char吗？） - sbi

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@sbi：有各种带有16、24(!)或32位字符的DSP。 - Steve Jessop

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你到底为什么需要它成为一个宏？使用模板非常好：

template <typename T>
bool is_signed(T) {
    static_assert(std::numeric_limits<T>::is_specialized, "Specialize std::numeric_limits<T>");
    return std::numeric_limits<T>::is_signed;
}

这将适用于所有基本整数类型，开箱即用。但对于指针，在仅使用减法和比较的版本可能无法在编译时通过。

编辑：糟糕，问题要求使用C语言。不过，模板是一种好方法:P

- me22

一个 C 语言的整数，不是 C++ 的整数。 - Sapphire_Brick

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可以查看英文原文，
原文链接

- mob · Accepted Answer

#define ISVARSIGNED(V)  ((V)<0 || (-V)<0 || (V-1)<0)

第三个测试处理V == 0的情况，但不会改变V的值。

在我的编译器（gcc/cygwin）中，这适用于int和long，但不适用于char或short。

#define ISVARSIGNED(V) ((V)-1<0 || -(V)-1<0)

同时也能在两个测试中完成任务。