16位整型计算机和32位整型计算机在减法中的结果不同

Question

当在像MSP430微控制器这样的16位整数机器上运行下面的代码时，s32产生65446

#include <stdint.h>

uint16_t   u16c;
int32_t    s32;

int main()
{
    u16c = 100U;
    s32  = 10 - u16c;
}

我的理解是10 - u16c得到了无符号整数的隐式类型提升。数学上，10 - u16c等于-90。但是，如何将负数表示为无符号整型呢？

当-90被提升为unsigned int时，是否意味着忽略了数字的符号？

假设一个数字的符号被忽略。

90的二进制表示是00000000 01011010。当它被赋值给32位宽的有符号整数变量s32时，转换是如何发生的？

为了使s32等于65446，90必须取2的补码。那应该是00000000 10100110。

我对理解s32成为65446的过程没有信心。

在32位宽整数机器中，如ARM correct，s32为-90，这是正确的。

要解决16位整数机器中的这种情况，需要为u16c进行(int16_t)的类型转换。这如何解决这个问题呢？

添加了s32的十六进制数据表示，如IAR Workbench (右下角)所示。结果表明，s32变成了0x0000FFA6。因此对于MSP430，从无符号16位转换到有符号32位的机器实现，它只是在前面加上16个0位。

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Answer 1

100 = 0x0064
0x000A - 0x0064 =
0x000A + 0xFF9B + 1 = 
0xFFA6 = 65446.

请注意，上面的内容既不是有符号的，也不是无符号的，加法和减法对这些事情都是盲目的。现在16位数学运算已经完成，可以使用符号扩展将其提升为0xFFFFF9B。在0xFF9B和0xFFFFF9B两种情况下，如果将这些位解释为有符号，则答案是-90，如果将这些位解释为无符号，则一个是65446，另一个是4294967206。

看看这个：

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned int ra,rb;

    ra=0x00000005;
    for(rb=0;rb<10;rb++)
    {
        ra--;
        printf("0x%08X\n",ra);
    }
    return(0);
}

你明白了吗？

0x00000004
0x00000003
0x00000002
0x00000001
0x00000000
0xFFFFFFFF
0xFFFFFFFE
0xFFFFFFFD
0xFFFFFFFC
0xFFFFFFFB

这正是你所期望的，你从所有的0中减去1，得到所有的1，与有符号或无符号无关。从10中减去100就相当于循环100次。

你是否期望看到：

0x00000004
0x00000003
0x00000002
0x00000001
0x00000000
0x00000000
0x00000000
0x00000000
0x00000000
0x00000000

对于上面的程序？这是准确的吗？这有意义吗？不是的。

代码中唯一令人好奇的部分是：

s32  = 0xFFA6;

现在，实际上评论中的人可以直接加入，但是标准是说你的u16c从无签名(0x0064)转换到有签名(0x0064)，还是它保持无签名而10 (0x000A)被认为是无签名的？基本上我们得到0x000A - 0x0064 = 0xFFA6作为有符号的数学或无符号的(我猜是无符号的，因为在那个操作中声明的一个东西是无符号的)。然后无符号位模式升级为有符号位模式，你采用16位模式，并将其符号扩展到32位0xFFA6变成0xFFFFFFA6，这是我在桌面linux机器上和gcc得到的……

Answer 2

简短的回答：

如果整数常量类型为int.

• If
• 16位，则不会发生整数提升，此时s32的类型与10的整数常量无关。通常的算术转换将10操作数转换为uint16_t类型(无符号整数)。该运算在16位无符号类型上执行。
• 未签名环绕提供了10u - 100u = 65445u。= 0xFFA5。这个结果可以放在int32_t中。二的补码不适用，因为运算中涉及的类型是无符号的。
• 如果int是32位，则参数u16c是整数提升为类型int。不会发生进一步的人工转换，因为在整数提升之后，两个操作数都是int类型。该运算在32位带符号类型上执行，结果为-90.

可移植的代码应该写成：

10 - (int32_t)u16c; // signed arithmetic intended

或as

10u - u16c; // unsigned wrap-around intended