编程语言提供了很多的基本数据类型,比如char,int,float,double等等。在C和C++的世界中,还有一种类型,叫做无符号数据,修饰符位unsigned,比如今天要说的unsigned int。引入特殊的类型,一方面带来了好处,一方面也留下了隐患。

一、有符号数与无符号数谁大谁小

上代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> int main()
{
int a = -1;
unsigned int b = 1; if(a > b)
printf("a > b, a = %d, b = %u\n", a, b);
else
printf("a <= b, a = %d, b = %u\n", a, b); return 0;
}

结果为:

什么?-1竟然大于1?从结果上看,的确是这样的。为什么从这样呢?这样从C++对同时包含有符号数与无符号数的表达式的处理说起。

二、C++底层怎么处理的

当执行一个运算时(如这里的a>b),如果它的一个运算数是有符号的而另一个数是无符号的,那么C语言会隐式地将有符号参数强制转换类型为无符号数,并假设这两个数都是非负的,来执行这个运算。这种方法对于标准的算术运算来说并无多大差异,但是对于像小于“<”和大于“>”这样的运算就可能产生非直观的结果。

对应上面的例子,就是先把-1这个有符号数强制转换成无符号数,再与1比较,并假设两个数都是非负的。那么-1转换成无符号数是多少呢?在32位或者64位机器上,-1对应的无符号数是4 294 967 295,即32位的无符号数的最大值(UMax),所以if中的条件总是为真。

要想这段代码正常执行,我们需要怎么办呢?很简单,把if语句改为if(a > (int)b)即可。这样程序就会认为是两个有符号数在进行比较,-1就不会隐式地转换为无符号数而变成UMax。

可能你已经有一个问题,为什么使用强制类型,把变量b的类型变成int程序就能正常,而-1转换成无符号数为什么会是4 294 967 295呢?这就得从整型数据在计算机中的表示和C语言对待强制类型转换的方式说起。

我们知道,整数在计算机中通常是以补码的形式存在的,而-1的补码(用4个字节储存)为1111,1111,1111,1111。而C语言对于强制类型转换是怎么处理的呢?对大多数C语言的实现,处理同样字长的有符号数和无符号数之间的相互转换的一般规则是:数值可能会改变,但是位模式不变。也就是说,将unsigned int强制类型转换成int,或将int转换成unsigned int底层的位表示保持不变。

也就是说,即使是-1转换成unsigned int之后,它在内存中的表示还是没有改变,即1111,1111,1111,1111。我们知道在计算机的底层,数据是没有类型可言的,所有的数据非0即1。数据类型只有在高层的应用程序才有意义,也就是说,同样的储存表示对于应用程序而言可能对应着不同的数据,例如1111,1111,1111,1111对于有符号数而言它表示-1,但对于无符号数而言,它表示UMax,但是它们的底层存储都是一样的。现在你应该明白为什么-1转换成无符号数之后,就成了UMax了吧。

三、查看数据的底层表示

上代码,里面有个show_byte函数,可以把从指针start开始的len个字节用16进制数的形式打印。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> void show_bytes(unsigned char *start, int len)
{
int i = 0;
for(; i < len; ++i)
printf(" %.2x", start[i]);
printf("\n");
} int main()
{
int a = -1;
unsigned int b = 4294967295; printf("a = %d, a = %u\n", a, a);
printf("b = %d, b = %u\n", b, b); show_bytes((unsigned char*)&a, sizeof(int));
show_bytes((unsigned char*)&b, sizeof(unsigned int)); return 0;
}

结果为:

printf函数中,%u表示以无符号数十进制的形式输出,%d表示以有符号十进制的形式输出。通过show_bytes函数,我们可以看到,-1与4 294 967 295的底层表示是一样的,它们的位全部都是全1,即每个字节表示为ff。

-1>1?! unsigned int的世界不简单的更多相关文章

  1. 深度解析C语言int与unsigned int

    就如同int a:一样,int 也能被其它的修饰符修饰.除void类型外,基本数据类型之前都可以加各种类型修饰符,类型修饰符有如下四种:1.signed----有符号,可修饰char.int.Int是 ...

  2. 坑!坑!坑!防不胜防的unsigned int的运算

    我很早之前就知道,unsigned int与int运算的时候,int会被转化为unsigned int来进行运算.一直觉得定这条规则的人是极度反人类的,虽说unsigned int可以表示更大的正值, ...

  3. Ubuntu gcc编译报错:format ‘%llu’ expects argument of type ‘long long unsigned int’, but argument 2 has type ‘__time_t’ [-Wformat=]

    平时用的都是Centos系统,今天偶然在Ubuntu下编译了一次代码,发现报错了: 源码: #include <stdio.h> #include <sys/time.h> # ...

  4. str转unsigned int

    用法 1 参数:参数类型为char, 十六进制字符串形式:0X××××××[NUT],十进制字符串形式:×××××××[NUT],字符串的最大长度为16,字符串结尾符必须为ascii码值0(NUT). ...

  5. 数32位 unsigned int中1的个数

    参考文章:http://www.cnblogs.com/graphics/archive/2010/06/21/1752421.html 最简单的方法: int BitCount0(unsigned ...

  6. for( unsigned int i=heapSize/2-1; i>=0; --i)

    unsigned int的表示 今天在写堆排序的时候遇到一个BUG void builMaxHeap( int *arr,unsigned int heapSize){ unsigned int i; ...

  7. C语言之强制类型转换与指针--#define DIR *((volatile unsigned int *) 0x0022)

    强制类型转换形式:(类型说明符) (表达式) 举例说明:1) int a; a = (int)1.9; 2)char *b; int *p; p = (int *) b; //将b的值强制转换为指向整 ...

  8. 嵌入式中的 *(volatile unsigned int *)0x500 解释

    C语言中*(volatile unsigned int *)0x500的解释: 如下: (unsigned int *)0x500:将地址0x500强制转化为int型指针*(unsigned int ...

  9. 对unsigned int和int进行移位操作的区别

    1. 无符号整数 unsigned int 对unsigned int进行移位操作时,最高位不会有任何特殊性. 无符号整数必须使用%u来打印 #include <stdio.h> int ...

随机推荐

  1. 畅购商城(八):微服务网关和JWT令牌

    好好学习,天天向上 本文已收录至我的Github仓库DayDayUP:github.com/RobodLee/DayDayUP,欢迎Star,更多文章请前往:目录导航 畅购商城(一):环境搭建 畅购商 ...

  2. 安装Scrapy的时候报错error: Microsoft Visual C++ 14.0 is required.

    error: Microsoft Visual C++ 14.0 is required. 问题:我在python安装Scrapy的时候发现报错,并安装不上. 解决思路:安装这个微软的库,但是这个库很 ...

  3. MnasNet:Mobile Neural Architecture Search(MNAS)

  4. python爬虫之Beautiful Soup基础知识+实例

    python爬虫之Beautiful Soup基础知识 Beautiful Soup是一个可以从HTML或XML文件中提取数据的python库.它能通过你喜欢的转换器实现惯用的文档导航,查找,修改文档 ...

  5. 二、JAVA 的了解与安装

    1.java了解 1.1.java三大版本 javaSE:标准版(桌面程序,控制台开发...) javaME:嵌入式开发(手机.小家电...)[可以忽略] javaEE:企业版开发(web端,服务器开 ...

  6. 洛谷 P6218 [USACO06NOV] Round Numbers S

    洛谷 P6218 [USACO06NOV] Round Numbers S 题目描述 如果一个正整数的二进制表示中,\(0\) 的数目不小于 \(1\) 的数目,那么它就被称为「圆数」. 例如,\(9 ...

  7. Datawhale学数据分析第一章

    需要用到的基础知识pandas基础知识参考1,2章https://github.com/datawhalechina/joyful-pandas 1.导入数据tsv 制表符作为分隔符的字段符csv 逗 ...

  8. machine vision plan

    以OpenCV+C#/C++为主,Halcon+C#/C++.LabVIEW+NI Vision,其他还不了解 目前:Halcon+C# 1.完成:测量定位,表面质量检测 2.完成1后开始:OpenC ...

  9. 极简 Node.js 入门 - 3.2 文件读取

    极简 Node.js 入门系列教程:https://www.yuque.com/sunluyong/node 本文更佳阅读体验:https://www.yuque.com/sunluyong/node ...

  10. http请求工作流程

    一.HTTP工作原理 HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面,以及服务器如何把Web页面传送给客户端.HTTP协议采用了请求/响应模型.客户端向服务器发送一个请求报文,请求报文包 ...