c++ - 如何根据位将有符号整数值转换为无符号整数？

Question

我想将有符号值转换为无符号值（例如int8_tto uint8_t），但它也必须保留其位。

我该怎么做？

Answer 1

在实践中：您可以简单地将带符号的值分配给uint8_t,

u = i;

或者您可以使用带符号的值对其进行初始化，

uint8_t u = i;

这假定了一个二进制补码有符号整数表示，这在今天普遍使用。使用该表示，位被准确地保留。“在实践中”的限定是指该假设。

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例如，在现代机器上，例如 -42 的 8 位有符号表示是位模式编号 -42 + 256，即（位模式编号）214。标准保证将其转换为无符号以产生相同的模 256 .所以它是相同的bitpattern，即bitpattern 214。

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标准很好地定义了从有符号到无符号的转换，尽管位模式⁽¹⁾的保留通常只是一种实践效果（所有现代计算机都是这样设计的）。但是，如果无法表示无符号值，则相反，您会遇到编译器特定的效果。这种转换需要更加小心，因为这是编译器自行决定的问题，而不是硬件级别的实际保证。

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^{(1) 正如 MM 在他的回答中解释的那样，您的示例中的特定有符号类型int8_t, 是因为 C11 在 C 中得到保证的二进制补码。我在 C99 标准的最终草案中没有看到这种语言，所以大概是在 C99 中不存在，因此在基于 C99 的 C++11 或 C++14 中也不存在，但在我认为基于 C11 的 C++17 中可能存在。}

Answer 2

使用这些intN_t类型，您可以简单地编写：

int8_t i = something;
uint8_t u = i;

因为这些类型需要使用 2 的补码表示，其中定义此转换以保留位。

参考：C++14 [cstdint.syn]/2：

头文件定义了与 C 标准中的 7.18 相同的所有函数、类型和宏

和 C11 7.20.1.1/1 (C99 7.18.1.1)：

typedef 名称intN_t指定一个有符号整数类型，其宽度N、无填充位和二进制补码表示。

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要保留其他整数类型的表示，请使用：

int i = something;
unsigned int i = *(unsigned int *)&i;

您可以使用任何一对对应的有符号和无符号类型来执行此操作。除了可能生成陷阱表示之外，它是安全的。

Answer 3

尝试显式类型转换。使用 static_cast 的（不安全的）类型转换对于获取变量的“原始字节”是必要的。要将 an 的值转换为给定类型，请编写以下内容：

static_cast<type_to_convert_to>(expression)

使用 static_cast 强制转换在编译时进行静态检查。

#include <iostream>


int main() {

    int8_t i {11};
    uint8_t i2 = static_cast<uint8_t>(i);
    std::cout << "i occupies " <<  sizeof(i) << " bytes." << std::endl;
    std::cout << "i2 occupies " << sizeof(i2) << " bytes." << std::endl;


}