C 如何將未簽名轉換為已簽名？

Question

標准中的哪種語言使此代碼有效，打印“-1”？

unsigned int u = UINT_MAX;
signed   int s = u;
printf("%d", s);

https://en.cppreference.com/w/c/language/conversion

否則，如果目標類型已簽名，則行為是實現定義的（可能包括發出信號）

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Integers-implementation.html#Integers-implementation

• GCC 只支持二進制補碼 integer 類型，所有位模式都是普通值。

• 當值不能在該類型的 object 中表示時，將 integer 轉換為帶符號的 integer 類型的結果或引發的信號（C90 6.2.1.2、C99 和 C11 6.3.1.3）：

  為了轉換為寬度為 N 的類型，該值將以 2^N 為模減少到該類型的范圍內； 沒有發出信號。

對我來說，將UINT_MAX轉換為int似乎意味着將UINT_MAX除以2^(CHAR_BIT * sizeof(int)) 。 為了爭論，對於 32 位整數， 0xFFFFFFFF / 2^32 = 0xFFFFFFFF 。 所以這並不能真正解釋值 '-1' 是如何在int中結束的。

其他地方是否有某種語言說在模除法之后我們只是重新解釋這些位？ 或者在我引用的部分之前優先的標准的其他部分？

Answer 1

C 標准的任何部分都不能保證您的代碼通常會打印 -1。 正如它所說，轉換的結果是實現定義的。 但是，GCC 文檔確實 promise 如果您使用它們的實現進行編譯，那么您的代碼將打印 -1。 這與位模式無關，只是數學。

GCC 手冊中“reduced modulo 2^N”的明確意圖是，結果應該是signed int范圍內的唯一數字，它與輸入一致 mod 2^N。 這是定義您期望的“包裝”行為的精確數學方法，這恰好與您通過重新解釋位得到的結果一致。

假設為 32 位， UINT_MAX的值為 4294967295。這與 4294967296 與 -1 的模一致。 即4294967295與-1之差是4294967296的倍數，即4294967296本身。 此外，這必然是 [-2147483648, 2147483647] 中唯一的此類數字。 （與 -1 一致的任何其他數字至少為-1 + 4294967296 = 4294967295 ，或至多為-1 - 4294967296 = -4294967297 ）。 所以-1是轉換的結果。

換句話說，重復添加或減去 4294967296，直到您得到一個在signed int范圍內的數字。 保證只有一個這樣的數字，在本例中為 -1。