C：char转int转换

Question

来自C程序设计语言（Brian W. Kernighan），第2.7节 类型转换，第43页：

“有一个关于字符转整数的微妙问题。 ... 在某些机器上，左起第一位为1的字符将被转换为负整数。在其他机器上，则始终为正数。为了可移植性，如果要在char变量中存储非字符数据，请指定有符号或无符号。”

我的问题是：

1. 为什么有人想要在char中存储非字符数据？（提供一个必须这样做的例子会很好）

2. 当char转换为int时，为什么它的整数值会改变？

3. 您能详细说明一下这个可移植性问题吗？

- Midnight Blue

Answer 1

关于1）

当人们需要一个数据流的字节缓冲区时，通常会使用char数组。虽然这不是很好的做法，但很多项目都在使用，只要你小心，就不会有太大问题。可能还有其他情况。

关于2）

当从较小的数据类型移动时，有符号整数经常被扩展。因此，11111111b（10进制中的-1）在扩展到32位时变为11111111 11111111 11111111 11111111。但是，如果char意图是无符号+255，则有符号整数可能最终变为-1。

关于可移植性3）

一些机器将char视为有符号整数，而另一些将其解释为无符号整数。这也可能基于编译器实现而异。大多数情况下，您不必担心它。Kernighan只是想帮助您了解细节。

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编辑

我知道这是一个过时的问题，但您可以使用以下代码检查系统上的char是有符号还是无符号：

#include <limits.h> //Include implementation specific constants (MAX_INT, et c.)
#if CHAR_MAX == SCHAR_MAX 
// Plain "char" is signed
#else
// Plain "char" is unsigned
#endif

- Andres

Answer 2

1) 在C语言中，char表示单个字节的大小，因此可用于存储任何类型的数据。例如，将图像加载到内存时，数据表示为char数组。在现代代码中，我们通常使用诸如uint8_t等typedefs更有用地指示缓冲区的目的，而不仅仅使用char。

2＆3）char是带符号还是无符号取决于平台，因此如果程序依赖于此行为，则最好明确指定其中之一。

- John Millikin

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由于第2点的原因，通常情况下您不应在情况1中使用char数组，而应使用无符号字符数组。 - nos

Answer 3

1. char类型被定义为一个字节大小，即sizeof(char)被定义为1。这对于数据序列化非常有用。

2. char的实现定义为unsigned char或signed char。现在想象一下char表示smallint。当从smallint转换到int时，你只是将一个小整数转换为一个大整数。问题是，你不知道那个smallint是有符号还是无符号的。

3. 我认为只要遵循《The C Programming Language》（K&R），就不会真正存在可移植性问题。

- Andrew Keeton

Answer 4

unsigned char 经常用于逐字节处理二进制数据。一个常见的例子是 UTF-8 字符串，它们不严格由“字符”组成。

如果有符号 char 是 8 位并且最高位被设置为 1，则表示它是负数。当将其转换为较大的类型时，通过将高位扩展到新类型的高位来保留符号。这被称为“符号扩展”赋值。

- Tim Sylvester

Answer 5

1) Char在所有系统中都实现为一个字节，因此它是一致的。

2) 在单字节整数中使用的位用于表示其符号。当系统上的int大于一个字节时，将char转换为int不会影响符号标志，否则会受到影响（还有带符号和无符号的char）。

3) 由于char实现的一致性，许多库像Intel IPP（Intel Performance Primitives）库及其同类OpenCV都使用它们。

- QueueHammer

Answer 6

通常，在C语言中，char到int的转换以及反之是一个问题，因为用于读取字符输入/写入字符输出的标准API使用int作为字符参数和返回值。例如，请参见getchar(), getc() 和 putchar()。

此外，由于char的大小为1字节，它是处理任意数据作为字节流的便捷方式。

- Jeff Leonard