無符號數(shù)和有符號數(shù)是不能進行比較運算的,否則可能會出現(xiàn)意想不到的錯誤,且極難檢查出來!
首先肯幾個例子(假設(shè)在32位的機器上):
1. 0 == 0U
2. -1 < 0U (注: 0是無符號的)
3. 2147483647U > -2147483647 - 1
4. 2147483647 > (int) 2147483648U
結(jié)果如下:
1. 1
2. 0 *
3. 0 *
4. 1 *
從結(jié)果中可以看出,2 3 4都不是我們想像中的結(jié)果。在C語言中,當一個無符號數(shù)和一個有符號數(shù)進行比較運算時,有符號數(shù)會被隱含的轉(zhuǎn)換成無符號數(shù),并假設(shè)這兩個數(shù)都是非負數(shù),然后進行比較運算。當把一個有符號數(shù)轉(zhuǎn)換成無符號數(shù)時,其底層的二進制表示沒有改變,僅僅是對其進行了不同的解釋。這樣,由于這兩個原因就會出現(xiàn)上面的結(jié)果。
首先分析一下2:
-1的二進制補碼表示是32個1。而0U的二進制補碼表示是32個0.在比較的時候,-1被當做無符號數(shù),也就是把32個1當做無符號數(shù)和32個0的無符號數(shù)比較,顯然,32個1要大于32個0.所以,2的結(jié)果是1.
再看看3,-2147483647的二進制補碼表示是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000, -1的補碼表示是32個1,兩個相加,也就是補碼異或,得到0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111,這個結(jié)果是溢出的。由于前一個的操作數(shù)是無符號數(shù),因此,前面的計算結(jié)果被當做無符號數(shù)來處理,因此,這兩個數(shù)是相等的。所以結(jié)果是0.對于4,2147483648U被轉(zhuǎn)換成有符號數(shù)是-1,所以4的結(jié)果是1.
從上面可以看出,無符號數(shù)和有符號數(shù)在進行比較的時候,如果數(shù)值在邊界上,則很容易出錯。
看下面的一段程序:
1 float sum(float a[], unsigned int len)
2 {
3 int i;
4 float r = 0.0;
5 for (i = 0; i <= len - 1; ++i)
6 {
7 r += a[i];
8 }
9 return r;
10 }
如果len為0,那么這段代碼將不會返回0.0。而是段錯誤。
另外,當在無符號數(shù)和有符號數(shù)之間進行類型轉(zhuǎn)換時,不同的轉(zhuǎn)換順序會得到不同的結(jié)果。如:
1
2 unsigned x = 0xFFFF;
3 (int) ((word << 24) >> 24);
4 ((int) word << 24) >> 24;
第一個表達式的結(jié)果是0xFF,而第二個是0xFFFFFFFF.原因是第一個表達式的右移運算高位補0,而第二個右移運算高位補1.
測試代碼:
1 #include <stdlib.h>
2 #include <stdio.h>
3 float sum(float a[], unsigned int len)
4 {
5 int i;
6 float r = 0.0;
7 for(i = 0; i <= len - 1; ++i)
8 {
9 r += a[i];
10 }
11
12 return r;
13 }
14
15 int main()
16 {
17 printf("-1 < 0U : %s/n", (-1 < 0U) ? "true" : "false");
18 printf("2147483647U > -2147483647 - 1 : %s/n", ( 2147483647U > -2147483647 - 1) ? "true" : "false");
19 printf("2147483647 > (int)2147483648U : %s/n", ( 2147483647 > (int)2147483648U) ? "true" : "false");
20
21 unsigned w = 0xFFFF;
22 printf("(int) ((w << 24) >> 24) = %x/n", (int) ((w << 24) >> 24));
23 printf("((int)(w << 24)) >> 24 = %x/n", ((int)(w << 24)) >> 24);
24
25 float a[1];
26 printf("sum %f/n", sum(a, 0));
27 return 0;
28 }
運行結(jié)果:
1 hcy@hcy-desktop:~$ ./a.out
2 -1 < 0U : false
3 2147483647U > -2147483647 - 1 : false
4 2147483647 > (int)2147483648U : true
5 (int) ((w << 24) >> 24) = ff
6 ((int)(w << 24)) >> 24 = ffffffff
7 段錯誤
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