Was ist der Unterschied zwischen Literalen und Variablen in C (signed vs unsigned short ints)?

Question

Ich habe den folgenden Code in dem Buch Computer Systems gesehen: Eine Perspektive des Programmierers, 2/E. Dies funktioniert gut und erzeugt die gewünschte Ausgabe. Die Ausgabe kann durch die Differenz von Vorzeichen und Vorzeichen erklärt werden.

#include<stdio.h> 
int main() { 
    if (-1 < 0u) { 
     printf("-1 < 0u\n"); 
    } 
    else { 
     printf("-1 >= 0u\n"); 
    } 
    return 0; 
} 

Der obige Code Ausbeuten -1 >= 0u, der folgende Code jedoch, die die gleichen wie oben sein soll, nicht! Mit anderen Worten,

#include <stdio.h> 

int main() { 

    unsigned short u = 0u; 
    short x = -1; 
    if (x < u) 
     printf("-1 < 0u\n"); 
    else 
     printf("-1 >= 0u\n"); 
    return 0; 
} 

ergibt -1 < 0u. Warum ist das passiert? Ich kann das nicht erklären.

Beachten Sie, dass ich ähnliche Fragen wie this gesehen habe, aber sie helfen nicht.

PS. Wie @Abhineet sagte, kann das Dilemma gelöst werden, indem man short zu int ändert. Wie aber kann man dieses Phänomen erklären? Mit anderen Worten, -1 in 4 Bytes ist 0xff ff ff ff und in 2 Bytes ist 0xff ff. Sind sie als 2s-Komplement angegeben, die als unsigned interpretiert werden, haben sie entsprechende Werte von 4294967295 und 65535. Sie beide sind nicht weniger als 0 und ich denke, in beiden Fällen muss die Ausgabe -1 >= 0u sein, d. H. x >= u.

Eine Beispielausgabe für sie auf ein Little-Endian-Intel-System:

kurz:

-1 < 0u 
u = 
00 00 
x = 
ff ff 

Für int:

-1 >= 0u 
u = 
00 00 00 00 
x = 
ff ff ff ff 

Answer 1

Der obige Code Ausbeuten -1> = 0U

Alle Ganzzahlliterale (numerisch constansts) eine Art und damit auch eine Signedness. Standardmäßig sind sie vom Typ int, der signiert ist. Wenn Sie das Suffix u anhängen, drehen Sie das Literal in unsigned int.

Für jeden C-Ausdruck, in dem Sie einen signierten und einen ungesicherten Operanden haben, konvertiert die Regel für den Ausgleich (formal: the usual arithmetic conversions) den signierten Typ implizit in unsigned.

Umwandlung von in unsigned unterzeichnet ist wohldefiniert (6.3.1.3):

Andernfalls, wenn der neue Typ unsigned ist, wird der Wert durch wiederholtes Addieren oder umgewandelt eine mehr als der Maximalwert subtrahiert Dies kann im neuen Typ dargestellt werden, bis der Wert im Bereich des neuen Typs liegt.

beispielsweise für 32-Bit-Zahlen auf einem Komplementsystems Standard zwei, der Max-Wert einer ganzen Zahl ohne Vorzeichen ist 2^32 - 1 (4294967295, UINT_MAX in limits.h). Ein mehr als der maximale Wert ist 2^32. Und -1 + 2^32 = 4294967295, so wird das Literal -1 zu einem vorzeichenlosen int mit dem Wert 4294967295 konvertiert. Die größer ist als 0.

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ist Wenn Sie Typen kurz aber wechseln, erhalten Sie mit einem kleinen Integer-Typ auf. Dies ist der Unterschied zwischen den beiden Beispielen. Jedes Mal, wenn ein kleiner Integer-Typ Teil eines Ausdruck ist, die integer Förderung Regel implizit konvertiert es in eine größeren int (6.3.1.1):

Wenn ein int alle Werte des ursprünglichen Typs darstellen kann (wie eingeschränkt durch die Breite, für ein Bit-Feld), wird der Wert in ein int konvertiert; Andernfalls wird es in einen unsigned int konvertiert. Diese werden Integer-Promotions genannt. Alle anderen Typen sind unverändert durch die Ganzzahl Promotionen.

Wenn short kleiner als int auf der jeweiligen Plattform (wie im Fall von 32 und 64 Bit-Systeme), jede short oder unsigned short wird daher immer auf int umgewandelt werden, weil sie in einem passen.

Also für den Ausdruck if (x < u), enden Sie tatsächlich mit if((int)x < (int)u), die sich wie erwartet verhält (-1 ist kleiner als 0).

Answer 2

0u ist nicht unsigned short, dann ist es unsigned int.

Bearbeiten :: Die Erklärung für das Verhalten, How comparison is performed ?

Wie von Jens Gustedt antwortete

Dies wird als "üblichen arithmetischen Umwandlungen" von der Norm genannt und gilt immer dann, wenn zwei verschiedene Integer-Typen treten als Operanden des gleichen Operators auf.

Im Wesentlichen was tut

wenn die Typen unterschiedliche Breite aufweisen (genauer gesagt, was der Standard- Anrufe Umwandlung Rang), dann wandelt sie in den breiteren Typ, wenn beide Arten von gleicher Breite sind, neben wirklich seltsam Architekturen , die unsigned von ihnen gewinnt Signed to vorzeichenlose Konvertierung des Werts -1 mit welchem ​​Typ immer immer den höchsten darstellbaren Wert des unsigned Typ.

Der mehr erklärende Blog von ihm geschrieben könnte here gefunden werden.

Answer 3

Sie stoßen auf C's Integer-Promotion-Regeln.

Operatoren, die kleiner als int sind, befördern ihre Operanden automatisch auf int oder unsigned int. Siehe Kommentare für detailliertere Erklärungen. Es gibt einen weiteren Schritt für binäre Operatoren (zwei Operanden), wenn die Typen danach immer noch nicht übereinstimmen (z.B. unsigned int vs. int). Ich werde nicht versuchen, die Regeln detaillierter zusammenzufassen. Siehe Lundins Antwort.

This blog post deckt dies ausführlicher ab, mit einem ähnlichen Beispiel wie Ihres: signed und unsigned char. Er zitiert die C99-Spezifikation:

Wenn ein int alle Werte des ursprünglichen Typs darstellen kann, wird der Wert in ein int konvertiert; Andernfalls wird es in einen unsigned int konvertiert. Diese werden als ganzzahlige Werbeaktionen bezeichnet. Alle anderen Typen sind unverändert durch die Ganzzahlspromotions.

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Sie können mit dieser leichter auf so etwas wie Godbolt rumspielen, with a function that returns one or zero. Sehen Sie sich die Compiler-Ausgabe an, um zu sehen, was passiert.

#define mytype short 

int main() { 
    unsigned mytype u = 0u; 
    mytype x = -1; 
    return (x < u); 
} 

Answer 4

Andere als das, was Sie zu übernehmen scheinen, ist dies nicht eine Eigenschaft der jeweiligen Breite der Typen, hier 2 Byte im Vergleich zu 4 Bytes, sondern eine Frage der Regeln, die angewandt werden sollen. Die Ganzzahl-Werberichtlinien geben an, dass short und unsigned short auf allen Plattformen, auf denen der entsprechende Wertebereich in int passt, in int konvertiert werden. Da dies hier der Fall ist, bleiben beide Werte erhalten und erhalten den Typ int. -1 ist perfekt in int wie 0 darstellbar. Daher sind die Testergebnisse in -1 kleiner als 0.

Bei der Prüfung -1 gegen 0u wird bei der allgemeinen Konvertierung der Typ unsigned als gemeinsamer Typ gewählt, in den beide konvertiert werden. -1 konvertiert in unsigned ist der Wert UINT_MAX, der größer als 0u ist.

Dies ist ein gutes Beispiel, warum Sie niemals "schmale" Typen verwenden sollten, um Arithmetik oder Vergleich durchzuführen. Verwenden Sie sie nur, wenn Sie eine Servergrößenbeschränkung haben. Dies wird für einfache Variablen selten der Fall sein, aber meistens für große Arrays, bei denen Sie wirklich von einem Speichern in einem engen Typ profitieren können.