类型转换：在C中将有符号整型转换为无符号长整型

Question

我目前正在阅读《C程序设计语言》（K&R）的第二章，并学习位运算。

这是引起我的好奇心的例子:

x = x & ~077

假设字长为16位，长整型为32位，我认为将077转换为以下内容：

0000 0000 0011 1111 (16 bit signed int).

这将被补充为：

1111 1111 1100 0000.

我的问题是，对于不同可能的x类型，下一步会发生什么？如果x是有符号整数，则答案很简单。但是，如果x是带符号长整型，我认为~077将变为：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000

使用2的补码来保留符号。这样做正确吗？

另外，如果x是一个无符号长整型，那么~077会变成什么：

0000 0000 0000 0000 1111 1111 1100 0000

或者，是否先将~077转换为有符号长整型：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000

在此之后，它会被转换为无符号长整型（位数没有变化）吗？

任何帮助都可以帮助我澄清这个操作是否总是只将最后6位设置为零。

- SpruceMoose

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您可以通过使用调试器查看值或自己打印值来进行此测试。您还可以查看C语言规范。找出您的编译器所实现的规范，然后在相应的规范中查找详细信息。 "整数提升"可能是您要查找的内容。顺便说一句，在C语言中，我认为整数提升不应更改值。因此，您可能会得到一个符号扩展的值。 - rliu

Answer 1

无论选择哪种数据类型，~077都会将最右边的6位设置为0，其余设置为1。

假设使用16位的int和32位的long，有4种情况：

情况1

unsigned int x = 077; // x = 0000 0000 0011 1111
x = ~x; // x = 1111 1111 1100 0000
unsigned long y = ~x; // y = 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1100 0000

案例二

unsigned int x = 077; // x = 0000 0000 0011 1111
x = ~x; // x = 1111 1111 1100 0000
long y = ~x; // y = 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1100 0000

案例三

int x = 077; // x = 0000 0000 0011 1111
x = ~x; // x = 1111 1111 1100 0000
unsigned long y = ~x; // y = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000

案例四

int x = 077; // x = 0000 0000 0011 1111
x = ~x; // x = 1111 1111 1100 0000
long y = ~x; // y = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000

请查看 这里的代码。这意味着当源码是signed时，会进行符号扩展。当源码是unsigned时，符号位不被扩展，左侧的位被设置为0。

- Sufian Latif

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但是如果 ~077 是一个有符号整数，然后与无符号长整型进行 AND 操作会发生什么？ - SpruceMoose

int x = 077; x = ~x; unsigned long y = x; 那么y是多少？ - SpruceMoose

好的，我想我明白了。但是，在从有符号转换为无符号时进行符号扩展的意义何在，例如情况3？您知道我可以在哪里找到实际的C规范吗？ - SpruceMoose

在谷歌上搜索后找到了这个链接，希望能对你有所帮助 :)另外，从这里得知：当将带有负号的整数提升为相同或更大类型的无符号整数时，它首先被提升为较大类型的有符号等效值，然后转换为无符号值。 - Sufian Latif

Answer 2

 x = x & ~077    //~077=11111111111111111111111111000000(not in every case)

~077 是一个在编译时计算出的常量，因此它的值将根据编译时 x 的值进行转换，因此 AND 操作将始终将 x 的最后 6 位转换为 0，并且剩余的位将保留其 AND 操作之前的值。就像这样：

//let x=256472--> Binary--> 0000 0000 0000 0011 1110 1001 1101 1000
 x = x & ~077;
// now x = 0000 0000 0000 0011 1110 1001 1100 0000 Decimal--> 256448

在编译期间，无论数据类型如何，最后6位都将被更改为0，剩余的位数保持不变。在knr中写道：

可移植形式不涉及任何额外费用，因为~077是一个可以在编译时求值的常量表达式。

- APan