C++隐式数据类型从unsigned转换为signed

Question

我知道较低的数据类型会转换为较高的数据类型(例如，int、->、unsigned int、->、float、->等)。但我不确定以下几点：

int var = 5u - 10; // var = -5
auto var = 5u - 10; // var = 4294967291

5u是无符号的，但在第一种情况下，为什么-10 (有符号整数)没有转换为无符号值，而在第二种情况下却转换为无符号值？在第一种情况下，有符号的值没有转换为无符号的值，这对我来说很奇怪

Answer 1

您的两个示例的右侧完全在无符号类型的域中工作。也就是说，你的两个表达式5u - 10的行为是相同的，这并不奇怪，因为它们是相同的。在这两种情况下，5u - 10表达式中都没有到int的转换(您似乎错误地假设了这一点)。

表达式5u - 10始终在无符号类型的域中求值，并产生等于UINT_MAX + 1 - 5的无符号结果。在第一次初始化中，您尝试将该值强制到int类型的变量中，这会导致实现定义的行为溢出。在您的例子中，您的实现的行为使得var获得了值-5。换句话说，在抽象C++语言领域，您最终使用var中的-5这一事实没有明确的解释。你观察到的结果只是你的编译器的一个怪癖。在其他一些编译器中，第一次初始化可能会在var中产生一个不同的值。

在第二种情况下，表达式的类型(也就是unsigned)变成了变量的类型，该变量是用无符号值初始化的，没有任何溢出。

Answer 2

首先，由于您使用的是auto，因此编译器将在第二个示例中选择unsigned。

有符号数字和无符号数字在内部以相同的方式存储。这只是在打印时解释数字的方式，在比较中，因为“负”有符号数字小于0，其中无符号数字不能小于零-如果无符号数字是“负”，则检查它们，并将其打印为减号和否定的原始数字。无符号数字被视为打印时内部表示形式的任何形式。

因此，您看到的值只是同一数字的两种不同表示形式-有符号和无符号。

Answer 3

在C和C++中，在绝大多数情况下，表达式的类型由表达式本身决定，而不考虑它出现的上下文。

int var = 5u - 10;

5u的类型为unsigned int；10的类型为int。-运算符的规则会导致int参数转换为unsigned int，从而使表达式等同于5u - 10u。结果是UINT_MAX + 1 - 10，一个非常大的数字。初始化隐式地将其从unsigned int转换为signed int。由于该值(几乎可以肯定)不能表示为int，因此转换的结果是由实现定义的。在几乎所有现有的实现中，转换只是将无符号表示形式重新解释为带符号的值，从而导致-5。(这适用于对负值使用二进制补码表示的系统；由此产生的有符号/无符号转换的简单性是二进制补码如此广泛使用的原因之一。)

请注意，var的值不可能是4294967291；在您的系统上，int可以容纳的最大值(可能)是2147483647。

auto var = 5u - 10;

5u - 10的求值方式与以前相同，在系统上得到的unsigned int结果为UINT_MAX + 1 - 5或4294967291。auto表示var采用表达式unsigned int的类型，因此不执行任何转换。(在具有16位int的系统上，结果将为65531。)

为了回答您的问题，在这两种情况下，常量10都从int转换为unsigned int。