C语言无符号数运算问题

C语言中有符号数和无符号数进行运算（包括逻辑运算和算术运算）默认会将有符号数看成无符号数进行运算，其中算术运算默认返回无符号数，逻辑运算当然是返回0或1了。
unsigned int和int进行运算

直接看例子来说明问题吧
复制代码

#include

using namespace std;

int main()

{

     int a = -1;unsigned int b = 16;if(a > b)cout<<"负数竟然大于正数了！\n";return 0;

}

复制代码

输出结果为：

这是因为a和b进行比较的时候，编译器将有符号数a看成了无符号数，然后再和b进行比较，在内存中（32位）

a : 11111111 11111111 11111111 11111111

b : 00000000 00000000 00000000 00010000

看成无符号数，自然是a>b。
复制代码

#include

using namespace std;

int main()

{

     int a = -1;unsigned int b = 16;cout<<a + b<<endl;int c = -16;unsigned int d = 15;cout<<c + d<<endl;return 0;

}

复制代码

输出结果为：

可以看到a+b的结果貌似比较正常，但是c+d和我们想象的好像不太一样。其实4294967295就是11111111 1111111 11111111 1111111就是-1在内存中的形式，看成无符号数就是这个结果啦。所以unsigned int和int做运算会将int看成unsigned int，而且结果也是unsigned int。

unsigned char和char进行运算

看一个颠覆上面逻辑的例子：
复制代码

#include

using namespace std;

int main()

{

     char a = -16;unsigned char b = 14;if(a > b)cout<<"负数大于正数了！\n";cout<<a+b<<endl;return 0;

}

复制代码

输出结果：

如果按照上面unsigned int和int进行运算的逻辑，这里unsigned char和char进行运算，那应该是a要看成无符号数，所以a的值比较大呀，而且a+b的结果应该是-2对应的无符号数，也就是254才对呀？

之所以会出现上面的结果是因为，C语言中比int小的整型（包括short 、unsigned short 、 unsigned char和char）在运算中都要转换成int然后进行运算，至于为什么选择转换为int，应该是从效率上考虑的，因为通常情况下int的长度被定义为机器处理效率最高的长度，比如32位机上，一次处理4个字节效率是最高的，所以虽然short（我机器上占2个字节）更节省内存，但是在运算中的效率，是int更高。所以上面，无论是逻辑运算a>b还是算术运算a+b中a和b都默认转换成了int，所以算术运算的结果也是带符号的。

但是还需要注意一个问题就是转换成int类型的时候，高位补齐的问题。

如果是unsigned的类型转换成int类型，高位补0.

如果是signed的类型转换成int类型，如果原来最高位是1则补1，如果是0则补0。

比如：
复制代码

#include

using namespace std;

int main()

{

     char a = -16;unsigned char b = 255;char c = 255;cout<<a+b<<endl;cout<<a+c<<endl;return 0;

}

复制代码

其中char c = 255，在内存中为11111111，最高位是1，转换成int时高位补1，也就是11111111 11111111 11111111 11111111，就是-1

注意：转换成unsigned int类型时，也是一样的。

比如：
复制代码

#include

using namespace std;

int main()

{

     char a = 255;unsigned int b = a;cout<<b<<endl;char c = 15;unsigned int d = c;cout<<d<<endl;return 0;

}

复制代码

a在内存中为11111111，最高位是1，转换时高位补1，也就是

11111111 11111111 11111111 11111111，也就是无符号数2^32

c在内存中为00001111，最高位是0，转换高位补0，也就是

00000000 00000000 00000000 00001111，还是15
复制代码

#include

using namespace std;

int main()

{

     unsigned char a = 255;int b = a;cout<<b<<endl;unsigned char c = 15;int d = c;cout<<d<<endl;return 0;

}

复制代码

对于unsigned char在转换成int或unsigned int时，无论最高位是0还是1，都补0。

对于unsigned short和short进行运算，和char和unsigned char一样，都是要先转换成int，然后再进行运算。

转换时高位补齐的方法也和unsigned char、char一样。

再来一个例子：
int main()
{
unsigned int a=50;
unsigned int b=100;
printf("%u",a-b);
return 0;
}

结果是4294967246

为什么呢？

实际上 CPU里只有加法器没有减法器做a-b运算时，实际上是做了a+(~b)

因为计算机运算采用补码运算

a-b=a[补码]+(-b)[补码]

50的二进制是： 00000000|00000000|00000000|00110010
100的二进制是： 00000000|00000000|00000000|01100100

50的补码是 00000000|00000000|00000000|00110010

-100的补码是 11111111|11111111|11111111|10011100

补码相加得到的结果是 11111111|11111111|11111111|11001110=4294967246

由于a-b得到的是无符号整形，所以原码与补码相等结果自然为4294967246

1、https://www.cnblogs.com/qingergege/p/7507533.html
2、https://blog.csdn.net/Xiejunyi12/article/details/50654140?utm_medium=distribute.pc_relevant_bbs_down.none-task–2_allfirst_rank_v2_{rank_v29-7.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_bbs_down.none-task–2}all_{first_rank_v2}rank_v29-7.nonecase

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