掘根宝典之c++有符号(signed)和无符号类型(unsigned)

在c++中,有符号和无符号是针对整型而言的

在C++中,除了布尔类型和拓展的字符类型之外,其他整型可以划分为有符号类型(signed)和无符号类型(unsigned),用于表示整数

有符号类型可以表示正数、负数和0,而无符号类型只能表示非负数(包括0)。

有符号类型

C++中的有符号整数类型包括:signed char、short、int、long和long long。

其中short,int,long,long long分别是signed short,signed int,signed long,signed long long的简写

这些类型可以表示负数和正数,其取值范围根据机器的字长而定。

无符号类型

C++中的无符号整数类型包括:unsigned char、unsigned short、unsigned int、unsigned long和unsigned long long。

其中unsigned int可以简写为unsigned。

这些类型只能表非负数,因此它们的取值范围比对应的有符号整数类型大。

给无符号类型赋一个负数

unsigned int a=1;

在大多数编程语言中,给无符号数赋值负数的规则是将负数视为一个很大的正数,并使用模运算将其转换为无符号类型的表示。

具体规则如下:

  1. 如果负数的绝对值小于无符号类型的最大值(在32位系统中是4294967295)加1,则将负数加上无符号类型的最大值加1,以得到负数对应的正数表示。

  2. 如果负数的绝对值大于或等于无符号类型的最大值加1,则负数的绝对值对无符号类型的范围取模(使用模运算),以得到负数对应的正数表示。

这样的转换可能导致溢出和不确定行为,因此在给无符号类型赋值负数时需要格外小心。

也就是说上面这个例子的结果是

unsigned int a=-1+4294967295+1;

我们可以再验证一下

 

给无符号整型赋负数值和整数溢出的原理是一样的

大家可以看看这个: http://t.csdnimg.cn/84XiM

对取模不熟悉的可以看看:http://t.csdnimg.cn/5uWur

char,signed char和unsigned char

和其他整型不同,字符型被分成了三种:char,signed char,unsigned char

需要注意的是char和signed char这里就不是简写关系了。

char会是signed char和unsigned char里的其中一种,而具体是哪种取决于编译器

混用有符号和无符号类型的后果

例子1

尽管我们不会给一个无符号对象赋一个负值,但是我们还是可能写出下面这样子的代码

unsigned int u=10;
int b=-42;
cout<<u+b<<endl;

你可能以为是-32,那你就大错特错了

在这个过程中,b和u相加前,把整数-42转化为无符号数(即-42+4294967295+1),再和10相加,也就是说会打印出-42+4294967295+1的结果

我们可以验证一下

例子2

无符号数不会小于0的事实还会影响到循环的写法

我们看个例子

	for (int i = 10; i >= 0; i--)
	{
		cout << i << endl;
	}

结果

我们再看看无符号类型的

	for (unsigned int i = 10; i >= 0; i--)
	{
		cout << i << endl;
	}

这时我们就会发现,这个陷入了死循环 

这是因为i是无符号类型,它永远是非负数

32位系统中,当u=0时,--u的结果是4294967235,又满足循环条件

解决方法是使用while循环

unsigned u=11;
while(u>0)
{
--u;
cout<<u<<endl;
}

 总结

如果表达式里面既有有符号类型和无符号类型,当有符号类型取值为负时会出现异常结果,这是因为有符号数会自动转化为无符号数(这和给无符号数赋负数的规则是一样的)

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