(C语言)signed和unsigned类型转化

对于long, int, short, char等数据类型，我们可以通过signed和unsigned修饰来确定其能存储的数据范围。其中signed中保存的数据是可正可负，而unsigned的数据范围是0-对应数据类型的上限。

平时我们声明：int a的时候，默认a是一个signed类型的，也就是a可能是正值也可以是负值。

而在使用诸如printf函数的输出的时候，也需要注意输出的控制字符，即便声明的时候为：unsigned int a， 但是如果用printf("%d", a);进行输出，那么C语言在编译的时候会有一个隐性的转换，从而等同于：printf("%d", (signed)a);的结果。所以要输出一个unsigned int的值，需要使用printf("%u", a);的方式。

实际上无论是signed还是unsigned的方式，对于数据的二进制本身都是没有任何影响的，只是处理不同而已。比如：一个数据如果在内存中的二进制编码为：1001 0101，那么当使用signed进行解析的时候，高位的1，即：【1】001 0101，被看成了符号位。而当使用unsigned进行解析的时候高位的1和其他位上的1没有任何区别，都是用于存储数据的。在使用补码存储负数的情况下：

signed 1001 0101 = -107;

unsigned 1001 0101 = 149。

另外一个signed与unsigned在补足高位的时候也有一个显著的区别：

1、如果是一个signed的数据类型，那么在高位会按照符号位来进行补足，比如：1001 0101如果保存在两个字节中，那么结果是：1111 1111 1001 0101;

2、如果是一个unsigned的数据类型，那么在高位将直接补0，比如：1001 0101如果保留在两个字节中，那么结果是：0000 0000 1001 0101。

不同的补足方式，如果在后续的操作中将signed和unsigned进行转化，显示的结果也许会和你预想的大相径庭。

最后再补充一点，在数据进行signed和unsigned的转换时，默认是转化为int类型，而非你定义的类型，如：

short s = 10;

printf("%u", (unsigned) s); //这句话等价与：printf("%u", (unsigned int)s); 这就会导致前面提到的高位补数的问题，从而显示结果也许与预想不同。

所以如果你对数据占几个字节很了解，那么为了防止高位部位从而可能带来不必要的问题，还是进行显式的转换：

printf("%u", (unsigned short) s);

当然正如会出现高位补数的情况，也可能因为存储空间的减少而出现截断的现象，如：

printf("%u", (unsigned char) s); //short 一般占2个字节，而char仅仅占一个字节，这个时候s中的高位8位将丢失，仅仅保留低位的8位。

以下是以上叙述的一个段综合性代码：

环境：

1、Windows Home Ed SP3；

2、 Visual Studio C++ 6.0 Enterprise Ed。

/*
Date: 2011-08-03
Author: garyHost;
Description: 查看使用(unsigned char)ch 方式以及 (unsigned)ch的区别；
Remarks: 1)
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "myTools.h"

#define _STRING_END_FLAG '\0' //字符串休止符号；

//将字符转化为对应的数值；
int getNumberByChar(char ch)
{
if (NULL != ch)
{
if ('0' == ch)
{
return (0);
}
else if ('1' == ch)
{
return (1);
}
else
{
exit(-3);
}
}
else
{
exit(-2);
}
}

//将二进制代码转化为unsigned的整型值；
unsigned int convertBtoUnsignedD(char * bCode)
{
if (NULL != bCode && bCode[0] != _STRING_END_FLAG)
{
unsigned int result = 0;
int count = 1;
int times = 0;
char chBit = bCode[0];

while (chBit != _STRING_END_FLAG)
{
chBit = bCode[++count];
}

for (int i = count - 1; i >= 0; i--)
{
int number = getNumberByChar(bCode[i]);
if (1 == number)
{
int tempValue = 1;
for (int j = 0; j < times; j++)
{
tempValue *= 2;
}

result += tempValue;
}

times++;
}

return (result);
}
else
{
exit(-3);
}
}

//将二进制代码转化为int类型；(带符号的整型)
//包含二进制编码的字符串指针；
int convertBtoD(char * bCode)
{
if (NULL != bCode && bCode[0] != _STRING_END_FLAG)
{
const int MAX_CODE_LENGTH = 20;
int result = 0;
char chBit = bCode[0];
char strCode[MAX_CODE_LENGTH];
int count = 0;

//1、判断二进制代码的符号；
if ('1' == bCode[0])
{
//如果是负数，那么需要先求其补码；
while (chBit != _STRING_END_FLAG)
{
if (count < MAX_CODE_LENGTH)
{
//1、逐项取反；
strCode[count] = (('0' == chBit) ? '1' : '0');
}
else
{
exit(-1);
}

chBit = bCode[++count];
}

//增加字符串结束标识符；
strCode[count] = _STRING_END_FLAG;

//2、末项+1;
for (int i = count - 1; i >= 0; i--)
{
if ('0' == strCode[i])
{
strCode[i] = '1';
break;
}
else
{
strCode[i] = '0';
}
}

//3、将得到的补码转化成无符号的十进制代码；
result = convertBtoUnsignedD(strCode);
//4、将绝对值加上符号；
return (0 - result);
}
else
{
return (convertBtoUnsignedD(bCode));
}
}
else
{
exit(-4);
}
}

int main(void)
{
printf("测试半角字符（即：可以用一个字节表示）的转化情况...\n\n");
short ch = 'F';	  //十六进制编码为：46 <=> 0000 0000 0100 0110；十进制编码：70；

printf("char: ch = %c\n\n", ch);
printf("hex: ch = %#x\n\n", ch);
printf("(unsigned char) ch = %u\n\n", (unsigned char)ch);
printf("(unsigned) ch = %u\n\n", (unsigned) ch);
printf("(short) ch = %d\n\n", (short) ch);
printf("ch = %d\n\n", ch); //隐式的(int)ch，结果和(int)ch一致；

showSplitLine();

printf("测试全角字符（如：汉字）的转化情况...\n\n");
short wch = '你'; //十六进制编码为：0xC4E3 <=> 1100 0100 1110 0011
//unsigned wch = '你';

printf("char: wch = %c\n\n", wch); //会被截断；
printf("hex: wch = %#x\n\n", wch);
printf("(unsigned char) wch = %u\n\n", (unsigned char)wch); //由于这里有char进行修饰，所以这里会有截断，仅仅保留最低的8个位（最后一个字节），所以结果为：1110 0011 = 27d
printf("(unsigned) wch = %u\n\n", (unsigned) wch); //(unsigned) <=> (unsigned int) 而int是有4个字节保存的，所以会在高位的两个字节补1，从而形成一个很大的数据：4294952163;高位补1（即：按照符号位补充）是因为声明的wch为short是有符号的类型，如果声明为：unsigned short就不会有这个问题；
printf("(unsigned short) wch = %u\n\n", (unsigned short) wch);
//printf("(short) wch = %d\n\n", (short) wch);
printf("wch = %d\n\n", wch);

showSplitLine();

printf("从二进制到整型(0000000001000110)\n\n"); //'F'的二进制编码;
int result1 = convertBtoD("0000000001000110");
printf("result1 = %d\n\n", result1);

printf("从二进制到整型（负数）(1100010011100011)\n\n"); //'你'的二进制编码;(16位, short)
int result2 = convertBtoD("1100010011100011");
printf("(signed) result2 = %d\n\n", result2);
int result3 = convertBtoUnsignedD("1100010011100011");
printf("(unsigned) result3 = %d\n\n", result3);
unsigned int result4 = convertBtoUnsignedD("11111111111111111100010011100011"); //'你'的二进制编码;(32位, int)
printf("(unsigned) result4 = %u\n\n", result4);

showSplitLine();

return (0);
}

myTools.h:

#include <stdio.h>

//分割线；
void showSplitLine(void)
{
printf("********************************************************************************\n\n");
return;
}

 

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