C中signed與unsigned

unsigned int i=3;
cout<<i * -1;

問結果是多少。

第一反應：-3。不過結果似乎不是這樣的，寫了個程序，運行了一下，發現是：4294967293。

1）在32位機上，int型和unsigned int型都是32位的（4個字節）。

2）enum會跟據最大值來決定類型，一般來說為int型，如果超出int型所能表示的范圍，則用比int型大的最小類型來表示（unsigned int, long 或者unsigned long）

3）關於類型的大小。一般用所能表示的數據范圍來比較類型的大小，如char型<unsigned char型<short型...在表達式中，一般都是由小的類型向大的類型轉換（強制類型轉換除外）

 

下面結合自己查的資料，加上自己不斷地舉各種情況編程，總結一下關於類型轉換（僅限於算術表達式中關於整數類型的轉換）的一些問題（如有缺漏，歡迎補充，感激不盡）

1、所有比int型小的數據類型（包括char,signed char,unsigned char,short,signed short,unsigned short）轉換為int型。如果轉換后的數據會超出int型所能表示的范圍的話，則轉換為unsigned int型；

2、bool型轉化為int型時，false轉化為0，true轉換為1；反過來所有的整數類型轉化為bool時，0轉化為false，其它非零值都轉為true；

3、如果表達式中混有unsigned short和int型時，如果int型數據可以表示所有的unsigned short型的話，則將unsigned short類型的數據轉換為int型，否則，unsigned short類型及int型都轉換為unsigned int類型。舉個例子，在32位機上，int是32位，范圍–2,147,483,648 to 2,147,483,647，unsigned short是16位，范圍0 to 65,535，這樣int型的足夠表示unsigned short類型的數據，因此在混有這兩者的運算中，unsigned short類型數據被轉換為int型；

4、unsigned int 與long類型的轉換規律同3，在32位機上，unsigned int是32位，范圍0 to 4,294,967,295，long是32位，范圍–2,147,483,648 to 2,147,483,647，可見long類型不夠表示所有的unsigned int型，因此在混有unsigned int及long的表達式中，兩者都被轉換為unsigned long；

5、如果表達式中既有int 又有unsigned int，則所有的int數據都被轉化為unsigned int類型。

 

經過這番總結，前面提出的問題的答案應該就很明顯了吧。在表達式i*-1中，i是unsigned int型，-1是int型（常量整數的類型同enum），按第5條可以知道-1必須轉換為unsigned int型，即0xffffffff，十進制的4294967295，然后再與i相乘，即4294967295*3，如果不考慮溢出的話，結果是12884901885，十六進制0x2FFFFFFFD，由於unsigned int只能表示32位，因此結果是0xfffffffd，即4294967293。

 

在C語言中，signed要求最高位是符號位，以下表示數據大小，而unsigned則全部位都表示大小。如果用8位二進制表示的話，signed范圍就是-128到127，unsigned就是

0到255，C語言中專門用兩個關鍵字來描述兩種表示方法，於是，就產生了一些不可思議的問題。

1、溢出

　　在有符號運算中可能會產生溢出問題，歸納起來就是：兩個整數相加可能會溢出，兩個負數相加也可能會溢出，一正一負相加肯定不會溢出。在《C深度剖析》中看到一個有趣的問題。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
　　char a[1000];
　　int k = 0;
　　for (; k < 1000; k++) 
    {
　　    a[i] = -1-i;　　

　　}
　　printf("%d\n", strlen(a));
　　return 0;
}

　　最終的結果是255。因為數組a[1000]是char類型的，在C語言中明確規定char類型占一個字節內存空間，且在x86的gcc平台上 char默認是signed，一開始，k=0，a[0]=-1，隨着k不斷增大，當k=127，則a[127]=-128，對應的二進制是 10000000，我們知道-128是編譯器能表示的最小值，當k=128，a[128]當然不可能存儲-129這個值了，因為最高位發生了溢出，所以在 計算機中儲存的補碼值是01111111，。隨着k繼續增大，當k=254時，a[254]在計算機中存放的補碼是00000001，而 k=255，a[255]對應的存儲值是00000000，即0，strlen函數遇到第一個0就停止，所有最后的結果是k從0到254，總共長度是 255。

2、signed和unsigned混合運算

　　C語言中除了char類型，編譯器默認其他整型都是signed，在x86的gcc平台上包括char在內所有整型都是signed。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
unsigned a = 10;
unsigned b = -10;
if (a) printf("yes\n"); else printf("no\n");
if (b) printf("yes\n"); else printf("no\n");

int c = b;
printf("%d\n", c);
if (c) printf("yes\n"); else printf("no\n");

int d = -20;
int e = a + d;
printf("%d\n", e);
if (e) printf("yes\n"); else printf("no\n");

return 0;
}

最后結果是

yes
yes
-10
yes
-10
yes

　　從上面例子可以看出，在C語言中，有符號數可以賦值給無符號數，結果是一個無符號數，而無符號數也可以賦值給有符號數，結果還是一個無符號數；在混合運算中，只要有一個無符號數，都會將有符號數轉化成無符號數參加運算，結果也以無符號保存。

 

注意：signed 和 unsigned 在電腦中的存儲形式是一樣的，只是解釋方法不同，即一個有符號，一個無符號。

%d打印的是signed類型的，而%u才是打印的unsignd類型的，用不同的打印相當於一個類型轉換了。當然C++比較直觀，能直接自動識別出類型並打印值。

就用上面的例子：

unsigned c = 3;
printf("%d\n",(c*(-1)));       //  打印出的是-3    
printf("%u\n",(c*(-1)));       //  打印出的是4294967293