关于 unsigned 和 signed 类型相互转换的理解

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#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    unsigned char a = -1; // 【补码】-1表示为 1111 1111（省略n个1，看机器是多少位） 
    char b = a; // signed char
    printf("%d  %d", a, b);    // 从unsigned转换为signed，所以 a 前面填 0，表示为 255（00..0011111111），而 b 前面填符号位，即 1，表示为 -1（全部位为 1）
    // 注意 printf 的时候也有一次转换

    return 0;
}
// 结果：255  -1

int main(int argc, char* argv[])
{
    unsigned short a = -1; // -1 表示为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111（32 位），给了 a 后变成 16 位，即 16 个 1，取右边 16 个 1。
    short b = a; // 同理
    printf("%d  %d", a, b);

    return 0;
}
// 结果：65535  -1

这是两段很简单的代码，我就以第二段代码为例。在计算机中，负数是以补码来存储的。

C 语言中常量整数 -1 的补码表示为 0xFFFFFFFF。截取后面 16 位 FFFF 赋值给变量 a（unsigned short）。此时 a = 0xFFFF。
（a 没有符号位，0xFFFF 转换为十进制为 65535）

a 又将 0xFFFF，直接赋值给 short b。 此时 b = 0xFFFF。
（但是要注意，b是有符号的，0xFFFF 转换为十进制为-1）。

执行 printf("%d %d", a, b) 的时候，要将 a 和 b 的值先转换为 int 型（相当于 signed int，有符号型）：

  1. unsigned → signed：a 没有符号所以转为 int 型为 0x0000FFFF，即 65535
  2. signed → signed：b 有符号所以转为 int 型为 0xFFFFFFFF，即 -1

再看一个例子：

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int main(int argc, char *argv[])
{
    unsigned int a = -1; // 假设是32位计算机，-1表示为32个1
    int b = a;
    printf("%d  %d", a, b); // -1 -1  这里都强制转换成 signed int 了，所以都是-1
    printf("%u  %u", a, b); // 4294967295 4294967295

    return 0;
}

因为在 printf 中的 %d 会将其强制转换成有符号整形数 -1，所以如果用 cout 输出 a，结果应该是 4294967295，或是用 %u 格式输出。

只要记住：看原来被转换的是 signed 还是 unsigned。

  1. unsigned → signed 的时候，是直接复制到低位，高位填0。如果 signed 类型位数不够，只直接装载 unsigned 低位。

  2. signed → unsigned 的时候，也是将补码直接复制到低位，高位填符号位。如果 unsigned 位数不够，只直接装载 signed 低位。

编译器里面有标准的转换，这个是在整型运算的时候出现。标准转换的规则是：短的的向长的转；有符号的向无符号的转。如果被转换的数据比转换后的数据要长的话，转换可能会丢失高位数据。通常，编译器会给出警告。

如：

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int a = -1;
unsigned int b = -1;
// a + b = 1111111111111111111111111111111110 = -2 但对于unsigned来说是一个很大的整数
printf("%d\n", a + b);  // a向 unsigned int转换，但最终还是要看展示的格式
// 如果是 %u，我的电脑打印的是 4294967294

最终的展示结果还是要看 %u 还是 %d。无符号整数和有符号整数进行运算，是有符号整数向无符号整数靠齐。

从短到长依次为：short → unsigned short → int → unsigned int。