C中signed与unsigned

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

问结果是多少。

第一反应：-3。不过结果似乎不是这样的，写了个程序，运行了一下，发现是：4294967293。

1）在32位机上，int型和unsigned int型都是32位的（4个字节）。

2）enum会跟据最大值来决定类型，一般来说为int型，如果超出int型所能表示的范围，则用比int型大的最小类型来表示（unsigned int, long 或者unsigned long）

3）关于类型的大小。一般用所能表示的数据范围来比较类型的大小，如char型<unsigned char型<short型...在表达式中，一般都是由小的类型向大的类型转换（强制类型转换除外）

 

下面结合自己查的资料，加上自己不断地举各种情况编程，总结一下关于类型转换（仅限于算术表达式中关于整数类型的转换）的一些问题（如有缺漏，欢迎补充，感激不尽）

1、所有比int型小的数据类型（包括char,signed char,unsigned char,short,signed short,unsigned short）转换为int型。如果转换后的数据会超出int型所能表示的范围的话，则转换为unsigned int型；

2、bool型转化为int型时，false转化为0，true转换为1；反过来所有的整数类型转化为bool时，0转化为false，其它非零值都转为true；

3、如果表达式中混有unsigned short和int型时，如果int型数据可以表示所有的unsigned short型的话，则将unsigned short类型的数据转换为int型，否则，unsigned short类型及int型都转换为unsigned int类型。举个例子，在32位机上，int是32位，范围–2,147,483,648 to 2,147,483,647，unsigned short是16位，范围0 to 65,535，这样int型的足够表示unsigned short类型的数据，因此在混有这两者的运算中，unsigned short类型数据被转换为int型；

4、unsigned int 与long类型的转换规律同3，在32位机上，unsigned int是32位，范围0 to 4,294,967,295，long是32位，范围–2,147,483,648 to 2,147,483,647，可见long类型不够表示所有的unsigned int型，因此在混有unsigned int及long的表达式中，两者都被转换为unsigned long；

5、如果表达式中既有int 又有unsigned int，则所有的int数据都被转化为unsigned int类型。

 

经过这番总结，前面提出的问题的答案应该就很明显了吧。在表达式i*-1中，i是unsigned int型，-1是int型（常量整数的类型同enum），按第5条可以知道-1必须转换为unsigned int型，即0xffffffff，十进制的4294967295，然后再与i相乘，即4294967295*3，如果不考虑溢出的话，结果是12884901885，十六进制0x2FFFFFFFD，由于unsigned int只能表示32位，因此结果是0xfffffffd，即4294967293。

 

在C语言中，signed要求最高位是符号位，以下表示数据大小，而unsigned则全部位都表示大小。如果用8位二进制表示的话，signed范围就是-128到127，unsigned就是

0到255，C语言中专门用两个关键字来描述两种表示方法，于是，就产生了一些不可思议的问题。

1、溢出

　　在有符号运算中可能会产生溢出问题，归纳起来就是：两个整数相加可能会溢出，两个负数相加也可能会溢出，一正一负相加肯定不会溢出。在《C深度剖析》中看到一个有趣的问题。

#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
", strlen(a));
　　return 0;
}

　　最终的结果是255。因为数组a[1000]是char类型的，在C语言中明确规定char类型占一个字节内存空间，且在x86的gcc平台上 char默认是signed，一开始，k=0，a[0]=-1，随着k不断增大，当k=127，则a[127]=-128，对应的二进制是 10000000，我们知道-128是编译器能表示的最小值，当k=128，a[128]当然不可能存储-129这个值了，因为最高位发生了溢出，所以在 计算机中储存的补码值是01111111，。随着k继续增大，当k=254时，a[254]在计算机中存放的补码是00000001，而 k=255，a[255]对应的存储值是00000000，即0，strlen函数遇到第一个0就停止，所有最后的结果是k从0到254，总共长度是 255。

2、signed和unsigned混合运算

　　C语言中除了char类型，编译器默认其他整型都是signed，在x86的gcc平台上包括char在内所有整型都是signed。

#include <stdio.h>

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

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

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

return 0;
}

最后结果是

yes
yes
-10
yes
-10
yes

　　从上面例子可以看出，在C语言中，有符号数可以赋值给无符号数，结果是一个无符号数，而无符号数也可以赋值给有符号数，结果还是一个无符号数；在混合运算中，只要有一个无符号数，都会将有符号数转化成无符号数参加运算，结果也以无符号保存。

注意：signed 和 unsigned 在电脑中的存储形式是一样的，只是解释方法不同，即一个有符号，一个无符号。

%d打印的是signed类型的，而%u才是打印的unsignd类型的，用不同的打印相当于一个类型转换了。当然C++比较直观，能直接自动识别出类型并打印值。

就用上面的例子：

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