将无符号字符转换为整数和短整型

Question

我是新手，首先想说的是当我查看一些代码时，发现这个函数对我来说毫无意义。

正如您所看到的，该特定函数使用位运算符将4个无符号字符元素转换为整数。

// 使用小端形式将四个字符数组转换为整数

int toInt(const char* bytes) {
    return (int)(((unsigned char)bytes[3] << 24) |
                 ((unsigned char)bytes[2] << 16) |
                 ((unsigned char)bytes[1] << 8) |
                 (unsigned char)bytes[0]);
}

short toShort(const char* bytes) {
    return (short)(((unsigned char)bytes[1] << 8) |
                   (unsigned char)bytes[0]);
}

我已知道位运算符和char使用1字节和int使用4字节。将char位移24位，然后仅显式地将其转换为int，为什么会将其转换为int？为什么这个函数需要位运算符？

这个函数超出了我的理解范围，请解释一下这段代码是如何工作的，或者至少给我一个链接，详细解释这个函数。

我已经到处查找解释，但找不到。

这可能有一个简单明了的解释。

- Snake

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使用运算符<<在比int短的类型上会自动将输入提升为int。最终的int转换是不必要的。 - Neil Kirk

Answer 1

为什么这个函数需要使用位运算符？

位运算符用于从四个单字节数字中“组装”出一个四字节数字。

假设您有四个8位数，像这样：

aaaaaaaa
bbbbbbbb
cccccccc
dddddddd

Shifts会给你以下优势：

aaaaaaaa000000000000000000000000
00000000bbbbbbbb0000000000000000
0000000000000000cccccccc00000000
000000000000000000000000dddddddd

按位运算符OR允许您从这四个部分中制作单个数字，因为将任何位x与零进行OR操作会产生x。 如果像上面所示对齐四字节数字，则每个位置上只有一个非零位，因此按位OR会产生所需的结果:

aaaaaaaabbbbbbbbccccccccdddddddd

- Sergey Kalinichenko

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我试图在评论中总结这个答案，但我做不到。很好的答案。 - Jonny Henly

在这种情况下，如何使用无符号字符移位24、16、8位以获取整数？这没有任何意义。 - Snake

@Snake：好问题。请阅读http://en.cppreference.com/w/cpp/language/operator_arithmetic下的“转换”部分：“在任何其他操作之前（但在lvalue-to-rvalue转换之后，如果适用），运算数将经历整数提升。” - Jongware

@Snake 这是由于 C 语言的整数操作提升规则。在执行 << 操作之前，它会将两个操作数都至少提升为 int 类型。 - Mark B

@Snake 那是个好点子：移位是一个整数操作，因此在移位之前会将其操作数强制转换为“int”，所以一个八位的“aaaaaaaa”在移位之前会变成“000000000000000000000000aaaaaaaa”。 - Sergey Kalinichenko