C ++隱式數據類型從unsigned轉換為signed

Question

我知道較低的數據類型被轉換為更高的數據類型（例如int - > unsigned int - > float - >等）但我不確定以下內容：

int var = 5u - 10; // var = -5
auto var = 5u - 10; // var = 4294967291

5u是無符號的，但在第一種情況下為什么-10（有符號整數）沒有轉換為無符號值，而在第二種情況下呢？ 在第一種情況下，有符號值不會轉換為無符號值，這對我來說很奇怪

Answer 1

沒有“有符號整數文字”： 5u - 10實際上是從5u減去10。

結果（減法）是無符號的，然后溢出，結果給出“比溢出0小5個數字”（4294967291 = 2 ³² -5）

第一個語句初始化一個int ，因此無符號編譯時常量被重新解釋為int。 結果是正確的（-5）因為您的硬件使用2s補碼算法。 （-5和4294967291是相同的32位模式）

第二個語句初始化一個變量，其類型由文字推斷。 它沒有unsigned 。

Answer 2

兩個示例的右側完全在無符號類型的域中工作。 即你的兩個表達式5u - 10表現相同，這並不奇怪，因為它們是相同的。 在任何一種情況下，在5u - 10表達式中都沒有轉換為int （因為你似乎錯誤地假設）。

表達式5u - 10總是在無符號類型的域中求值，並產生等於UINT_MAX + 1 - 5無符號結果。 在第一次初始化中，您嘗試將該值強制轉換為int類型的變量，這會導致實現定義的行為溢出。 在您的情況下，您的實現表現為var獲得值-5 。 換句話說，你在var以-5結尾的事實在抽象C ++語言的領域中沒有明確的解釋。 您觀察到的結果只是編譯器的一個怪癖。 在某些其他編譯器中，第一次初始化可能會在var生成不同的值。

在第二種情況下，表達式的類型（同樣， unsigned ）成為變量的類型，使用無符號值初始化而沒有任何溢出。

Answer 3

首先，因為您使用auto ，編譯器將在您的第二個示例中選擇unsigned 。

有符號和無符號的數字在內部以相同的方式存儲。 它只是在打印時解釋數字的方式產生差異[並且在比較中，因為“否定”有符號數字低於0，無符號數字不能小於零] - 檢查有符號數字如果它們是“否定的”，則打印為減號和否定的原始數字。 無符號數字僅被視為內部表示在打印時變為的任何內容。

因此，您看到的值只是相同數字的兩個不同表示 - 分別是有符號和無符號。

Answer 4

在C和C ++中，在絕大多數情況下，表達式的類型是從表達式本身確定的，而不考慮它出現的上下文。

int var = 5u - 10;

5u是unsigned int類型; 10是int類型。 -運算符的規則使int參數轉換為unsigned int ，使表達式等效於5u - 10u 。 結果是UINT_MAX + 1 - 10 ，一個非常大的數字。 初始化隱式地將它從unsigned int轉換為signed int 。 由於該值（幾乎可以肯定）不能表示為int ，因此轉換的結果是實現定義的。 在幾乎所有現有的實現中，轉換只是將無符號表示重新解釋為有符號值，從而得到-5 。 （這適用於對負值使用二進制補碼表示的系統;由此產生的有符號/無符號轉換的簡單性是二次補碼如此廣泛使用的原因之一。）

請注意， var不可能具有值4294967291 ; int可以在您的系統上保存的最大值（可能） 2147483647 。

auto var = 5u - 10;

以與之前相同的方式評估5u - 10 ，從而在系統上產生UINT_MAX + 1 - 5或4294967291的unsigned int結果。 auto表示var采用表達式的類型unsigned int ，因此不執行轉換。 （在具有16位int的系統上，結果將為65531 ）

在回答您的問題時，在兩種情況下，常量10 都從int轉換為unsigned int 。