C 安全地将字符转换为整数

当我有

char

保存某个整数（比如23）并想将其转换为更大的整数（

int

）时， 我听说可能有一些问题，因为编译器必须决定是将

char

解释为

signed

还是

unsigned

？ 这是真的吗？这会导致问题吗？如何避免这种情况

换句话说（我不确定下面的公式是否等同于上面的公式），这种转换会产生什么问题：

   char someCharVal = //...
    int x = someCharVal;

以及如何避免它们？

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ps.“傻瓜”的解释欢迎

问题是，简单明了，当错误地将无符号值视为有符号值时，会出现符号扩展

让我们检查8位和16位2的补码中

5

和

-5

的位模式：

      8-bit          16-bit
    =========  ===================
+5  0000 0101  0000 0000 0000 0101
-5  1111 1011  1111 1111 1111 1011

将数字从8位转换为16位时，顶部位向左扩展。换句话说，8位数字左边的零位将延伸到16位数字的上半部分

类似地，该顶部位中的一位将向左延伸

这就是C扩展符号数的方式（无论如何，对于两个的补码，一的补码和符号大小编码是不同的事情，但是现在很少有实现使用它们）

因此，如果要将

有符号字符

转换为

有符号整数

，或将

无符号字符

转换为

无符号整数

，则没有问题。C将给出正确的值

当您切换到或从签名类型切换到其他类型时，就会出现问题。 ，问题是底层数据的处理方式可能与您预期的不同

例如，请参见以下代码，其中包含8位

char

和32位

int

类型：

#include <stdio.h>

int main (void) {
    printf ("unsigned char  50 -> unsigned int %11u\n", (unsigned char)50);
    printf ("unsigned char -50 -> unsigned int %11u\n", (unsigned char)-50);
    printf ("unsigned char  50 ->   signed int %11d\n", (unsigned char)50);
    printf ("unsigned char -50 ->   signed int %11d\n", (unsigned char)-50);

    printf ("  signed char  50 -> unsigned int %11u\n", (  signed char)50);
    printf ("  signed char -50 -> unsigned int %11u\n", (  signed char)-50);
    printf ("  signed char  50 ->   signed int %11d\n", (  signed char)50);
    printf ("  signed char -50 ->   signed int %11d\n", (  signed char)-50);

    return 0;
}

第一个不寻常的例子是第二行。它实际上接受

有符号字符-50

位值，将其视为

无符号字符

，并将其扩展为

无符号整数

，正确保留其无符号值206

第二种情况也是如此，因为

signed int

能够容纳

unsigned char

值的全部范围（在这个实现中）

第三种异常情况是将

-50

扩展为

有符号整数

，然后将底层位模式视为

无符号整数

，从而获得较大的正值

请注意，当值的“签名性”不变时，不会出现任何问题

C标准不强制要求默认情况下

char

类型具有什么符号，它可以是有符号的，也可以是无符号的。因此，如果您想要真正的可移植代码，它不应该包含任何“裸”字符类型

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如果要使用有符号值，请使用有符号值。这包括显式使用

signed char

而不是

char

。同样，如果要使用unsigned value，请在所有位置使用unsigned（包括显式使用

unsigned char

）。除非您完全知道会发生什么，否则不要从有符号字符升级为无符号字符，反之亦然。

对于

有符号字符

，int的范围始终等于或大于

有符号字符

的范围，并且从

有符号字符

转换为

int

总是安全的

对于

unsigned char

，理论上

UCHAR_MAX

可以等于

UINT_MAX

，小于

INT_MAX

；而且从

无符号字符

到

整数

的转换可能是不安全的。要做到这一点，

UCHAR_MAX

必须为32767或更大（这在实践中非常罕见）；因此，转换几乎总是安全的

因为

char

可以是有符号的，也可以是无符号的，所以从

char

到

int

的转换几乎总是安全的（理论上不保证安全）

然而

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以上所有内容都假设您正在使用（有符号或无符号）

char

的完整范围。这是极为罕见的。通常，如果使用的是

char

，则仅使用0到127之间的值以避免便携性问题，如果需要存储负值或更大的正值，则首先使用不同的数据类型（例如

signed char

，

uint8\u t

，

int

，等等）。如果

char

仅用于存储0到127之间的值，则无论

char\u MIN

和

char\u MAX

有哪些值，将

char

转换为

int

始终是安全的。

此问题的答案可能取决于系统。看看这个问题：

char

可以是有符号的，也可以是无符号的

CHAR_MAX

保证至少为

127

，因此

23

始终为正值。为了避免任何问题，在编写代码时请记住这种可能性。如果您想存储一个小的非负数，最好使用

unsigned char

。@merlin2011:链接上说

char

可能有符号或无符号取决于实现。但我认为它并没有完全回答这个问题。那么如何将

char

安全地转换为

int

？@dmcr\u code，如果“safe”表示他想保留整数的符号，那么他可能需要先检查它是否有符号，并决定将它放在哪种类型的整数中？@paxdaiblo：如果我的char持有

-23

。当我执行

（unsigned char）charVal

并将其分配给

int

时。int将保持一个正值，对吗？因此，原始（负）值已丢失。不是吗？或者我在引用一本书，我从中听说了一些事情，但有点困惑问题出在哪里：“只有当将字符量转换为更大的整数时，问题才变得重要。反过来说，结果是定义良好的：多余的位被简单地丢弃。但是，将字符转换为整数的编译器

unsigned char  50 -> unsigned int          50
unsigned char -50 -> unsigned int         206 # -50 unsigned is 256-50
unsigned char  50 ->   signed int          50
unsigned char -50 ->   signed int         206 # same as above
  signed char  50 -> unsigned int          50
  signed char -50 -> unsigned int  4294967246 # sign extend, treat as unsigned
  signed char  50 ->   signed int          50                      (2^32 - 50)
  signed char -50 ->   signed int         -50