关于C语言中的无符号数和有符号数

无符号数和有符号数是不能进行比较运算的，否则可能会出现意想不到的错误，且极难检查出来！

首先肯几个例子(假设在32位的机器上)：

         1. 0 == 0U
2         2. -1 < 0U (注： 0是无符号的)
3         3. 2147483647U > -2147483647 - 1
4         4. 2147483647 > (int) 2147483648U

结果如下：

         1. 1
2         2. 0 *
3         3. 0 *
4         4. 1 *

从结果中可以看出，2 3 4都不是我们想像中的结果。在C语言中，当一个无符号数和一个有符号数进行比较运算时，有符号数会被隐含的转换成无符号数，并假设这两个数都是非负数，然后进行比较运算。当把一个有符号数转换成无符号数时，其底层的二进制表示没有改变，仅仅是对其进行了不同的解释。这样，由于这两个原因就会出现上面的结果。

首先分析一下2：

-1的二进制补码表示是32个1。而0U的二进制补码表示是32个0.在比较的时候，-1被当做无符号数，也就是把32个1当做无符号数和32个0的无符号数比较，显然，32个1要大于32个0.所以，2的结果是1.

再看看3,-2147483647的二进制补码表示是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000, -1的补码表示是32个1,两个相加，也就是补码异或，得到0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，这个结果是溢出的。由于前一个的操作数是无符号数，因此，前面的计算结果被当做无符号数来处理，因此，这两个数是相等的。所以结果是0.对于4,2147483648U被转换成有符号数是-1,所以4的结果是1.

从上面可以看出，无符号数和有符号数在进行比较的时候，如果数值在边界上，则很容易出错。

看下面的一段程序：

 1 float sum(float a[], unsigned int len)
 2 {
 3     int i;
 4     float r = 0.0;
 5     for (i = 0; i <= len - 1; ++i)
 6     {
 7         r += a[i];
 8     }
 9     return r;
10 }

如果len为0,那么这段代码将不会返回0.0。而是段错误。

另外，当在无符号数和有符号数之间进行类型转换时，不同的转换顺序会得到不同的结果。如：

 
2 unsigned x = 0xFFFF;
3 (int) ((word << 24) >> 24);
4 ((int) word << 24) >> 24;

        第一个表达式的结果是0xFF，而第二个是0xFFFFFFFF.原因是第一个表达式的右移运算高位补0,而第二个右移运算高位补1.

测试代码：

 1 #include <stdlib.h>
 2 #include <stdio.h>
 3 float sum(float a[], unsigned int len)
 4 {
 5     int i;
 6     float r = 0.0;
 7     for(i = 0; i <= len - 1; ++i)
 8     {
 9         r += a[i];
10     }
11     
12     return r;
13 }
14 
15 int main()
16 {
17     printf("-1 < 0U : %s\n", (-1 < 0U) ? "true" : "false");
18     printf("2147483647U > -2147483647 - 1 : %s\n", ( 2147483647U > -2147483647 - 1) ? "true" : "false");
19     printf("2147483647 > (int)2147483648U : %s\n", ( 2147483647 > (int)2147483648U) ? "true" : "false");
20     
21     unsigned w = 0xFFFF;
22     printf("(int) ((w << 24) >> 24) = %x\n", (int) ((w << 24) >> 24));
23     printf("((int)(w << 24)) >> 24 = %x\n", ((int)(w << 24)) >> 24);
24 
25     float a[1];
26     printf("sum %f\n", sum(a, 0));
27     return 0;
28 }

运行结果：

 hcy@hcy-desktop:~$ ./a.out 
2 -1 < 0U : false
3 2147483647U > -2147483647 - 1 : false
4 2147483647 > (int)2147483648U : true
5 (int) ((w << 24) >> 24) = ff
6 ((int)(w << 24)) >> 24 = ffffffff
7 段错误