c++ - 如果我为无符号变量分配负值会发生什么？

Question

我很想知道如果我给一个无符号变量分配一个负值会发生什么。

代码看起来有点像这样。

unsigned int nVal = 0;
nVal = -5;

它没有给我任何编译器错误。当我运行程序时，它nVal被分配了一个奇怪的值！会不会是一些 2 的补码被分配给nVal？

Answer 1

对于官方答案 - 第 4.7 节conv.integral

“如果目标类型是无符号的，则结果值是与源整数一致的最小无符号整数（模 2 ⁿ其中n是用于表示无符号类型的位数）。[注意：在二进制补码表示中，此转换是概念性的，位模式没有变化（如果没有截断）。-尾注]

这实质上意味着，如果底层架构存储在一个不是二进制补码的方法中（如有符号幅度或 One 的补码），则到无符号的转换必须表现得好像它是二进制补码一样。

Answer 2

它将表示 -5（2 的补码）的位模式分配给 unsigned int。这将是一个很大的无符号值。对于 32 位整数，这将是 2^32 - 5 或 4294967291

Answer 3

没错，有符号整数以 2 的补码形式存储，无符号整数以无符号二进制表示形式存储。C（和 C++）不区分两者，所以你最终得到的值只是 2 的补码二进制表示的无符号二进制值。

Answer 4

它将显示为最大无符号整数值的正整数 - 4（值取决于计算机体系结构和编译器）。

顺便说一句
，您可以通过编写一个简单的 C++“hello world”类型程序来检查这一点，然后自己看看

Answer 5

是的，你是对的。分配的实际值类似于除第三位之外的所有位设置。-1 是所有位设置（十六进制：0xFFFFFFFF），-2 是除第一个以外的所有位，依此类推。你看到的可能是十六进制值 0xFFFFFFFB，十进制对应 4294967291。

Answer 6

当您为无符号变量分配负值时，它会使用 2 的补码方法对其进行处理，并在此方法中将所有 0 翻转为 1，将所有 1 翻转为 0，然后将其加 1。在您的情况下，您正在处理 4 字节（32 位）的 int，因此它尝试对 32 位数字使用 2 的补码方法，这会导致较高位翻转。例如：

┌─[student@pc]─[~]
└──╼ $pcalc 0y00000000000000000000000000000101      # 5 in binary
        5                       0x5                     0y101
┌─[student@pc]─[~]
└──╼ $pcalc 0y11111111111111111111111111111010      # flip all bits  
      4294967290      0xfffffffa      0y11111111111111111111111111111010
┌─[student@pc]─[~]
└──╼ $pcalc 0y11111111111111111111111111111010 + 1  # add 1 to that flipped binarry
      4294967291      0xfffffffb      0y11111111111111111111111111111011