在看 <<The C Programming Language>> 第二版時，看到1.5.1節第18頁有這樣一段從輸入拷貝到輸出的代碼：
#include <stdio.h> /* copy input to output; 2nd version */ main() { int c; c = getchar(); while(c != EOF){ putchar(c); c = getchar(); } }
直覺告訴我getchar返回值應該是char類型的，這個地方為什么不能用char類型來存儲getchar()的返回值呢？
其實文中解釋的很清楚，可當時沒有看明白：
在鍵盤或者屏幕上的字符都是用char類型存儲的，當然也可以用int類型來存儲。這個地方使用int來存儲字符有一個微妙但很重要的原因：為了把有效數據和輸入的結束(EOF)區分開來。getchar()在沒有更多輸入數據時返回一個特殊值，這個值不會跟任何實際的字符混淆。這個值稱為 EOF（end of file,文件結束）。我們必須把c變量聲明成一個大到足夠存儲任何getchar()返回的值的類型。我們不能用char類型，因為c必須大到足夠容納任意可能的char還有EOF。因此我們使用int類型。
如果你看到這里就明白了，或者早就知道原因，那可以不用接着看了。下面是我理解這個原因的思路。
1. getchar的函數聲明
雖然看着getchar()，直覺告訴我這應該返回char類型吧，但還是讓我們看看C語言中 getchar() 的函數聲明：
int getchar ( void );
嗯？返回值是int？（不靠譜的直覺啊）在Linux下輸入命令：man getchar(),結果更加詳細：
NAME fgetc, fgets, getc, getchar, gets, ungetc - input of characters and strings [...] DESCRIPTION fgetc() reads the next character from stream and returns it as an unsigned char cast to an int, or EOF on end of file or error.
這樣我們就明白了，getchar()從標准輸入(stdin)流中讀取一個字符，把它當作一個unsigned char,然后強制轉化成int類型來做為返回值，如果遇到文件末尾或者錯誤，返回EOF。
2. EOF是什么
用google搜索時，首先看到了這樣的一個帖子: EOF的定義和如何有效的使用它：
EOF不是：
- 一個char類型 （a char)
- 不是一個在文件末尾出現的值 (a value that exists at the end of a file)
- 不是一個可能在文件中間出現的值(a value that could exist in the middle of a file)
C99標准規定(見 7.19.1 Introduction)：
EOF which expands to an integer constant expression, with type int and a negative value, that is returned by several functions to indicate end-of-file,that is, no more input from a stream;
好，我們明白了 EOF 是一個宏，展開后為一個整型常量表達式(integer constant expression),是int類型(C語言中整數常量是int類型的)，而且值是負值。一些函數用它作為返回值，表示流中沒有更多的輸入。
讓我們去定義它的頭文件<stdio.h>中去看看：
#define EOF (-1)
那么 EOF 在計算機中十六進制表示形式是 0xFFFFFFFF（有符號數在計算機中是一般用補碼(two's-complement)表示）。通過getchar函數的定義，我們知道getchar() 從標准輸入(stdin)流中讀取一個unsigned char類型的字符0xXX，然后強制轉化成int 類型 0x000000XX(對無符號數，進行零擴展)，此時這個值是大於等於零的。
所以，EOF（0xFFFFFFFF)不可能出現在文件中間(文本文件中），它與字符(character)是截然不同的值。
3.使用char類型存儲getchar()這類函數的返回值
/* copy input to output; 2nd version */ main() { char c; c = getchar(); while(c != EOF){ putchar(c); c = getchar(); } }
上述這段代碼中，c = getchar(); 會將getchar（）的返回值int強制轉化為char類型，就將32位的int截斷為8位的char。之后的 c != EOF，又會將c強制轉化為int類型，就將8位的char類型進行擴展,擴展為32位int類型。在擴展時，如果char類型為無符號數，進行零擴展，如果char類型為有符號數，進行符號擴展。下面的兩個表分別展示了上面的這兩個轉換過程。為了制表方便，假設int是16位。
--------------------------------- ---------------------------------------------- | int到char轉化（截斷） | | char到int轉化（擴展） | --------------------------------- ---------------------------------------------- | 十進制 | int | char | | char |unsigned char=>int| signed char=>int| |---------|-------------|-------| |-------|------------------|-----------------| | 2 |00 00 00 02 | 02 | | 02 | 00 00 00 02 |00 00 00 02 | | 1 |00 00 00 01 | 01 | | 01 | 00 00 00 01 |00 00 00 01 | | 0 |00 00 00 00 | 00 | | 00 | 00 00 00 00 |00 00 00 00 | | EOF(-1) |FF FF FF FF | FF | | FF | 00 00 00 FF |FF FF FF FF | | -2 |FF FF FF FE | FE | | FE | 00 00 00 FE |FF FF FF FE | -------------------------------- ----------------------------------------------
可見，如果char是無符號的，那么上面那段代碼中，當getchar()返回EOF時，c!=EOF 條件仍然滿足。此時程序不能正常終止。
大家能不能自己寫代碼驗證一下C語言中從char到int的、int到char的強制類型轉化呢？
PS：
MSVC中char類型默認是有符號的char類型，可以在編譯時加入 /J 參數來把默認的char類型從signed char 改變到 unsigned char
gcc中，char類型默認也是有符號的，可以在編譯時加入參數 -funsigned-char 或者 -fsigned-char 來指定char的符號類型。
參考資料：
深入理解計算機系統 第二章 2.2 整數表示
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