转换有符号整数与短整数时符号扩展不一致

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int main(){
  signed int a = 0b00000000001111111111111111111111; 
  signed int b = (a << 10) >> 10;
  // b is: 0b11111111111111111111111111111111

  signed short c = 0b0000000000111111; 
  signed short d = (c << 10) >> 10;
  // d is: 0b111111

  return 0;
}

假设int是 32 位和short16 位，

为什么会b得到符号扩展但d没有得到符号扩展？我已经在 x64 上用 gdb 测试过这个，用 gcc 编译。

为了获得short符号扩展，我不得不使用两个单独的变量，如下所示：

  signed short f = c << 10;
  signed short g = f >> 10;
  // g is: 0b1111111111111111

回答

在 的情况下signed short，当int在表达式中使用小于 的整数类型时，它（在大多数情况下）被提升为type int。这在C 标准的第 6.3.1.1p2 节中有详细说明：

以下可用于表达式中的任何地方int或
unsigned int可使用的地方

  • 具有整数类型（除了intor unsigned int）的对象或表达式，其整数转换等级小于或等于intand的等级unsigned int。
  • _Bool, int, signed int, or类型的位域unsigned int。

如果 anint可以表示原始类型的所有值（受宽度限制，对于位域），则将该值转换为int; 否则，它被转换为
unsigned int。这些被称为整数提升所有其他类型都不会被整数提升

这种提升特别发生在第 6.5.7p3 节中指定的按位移位运算符的情况下：

对每个操作数执行整数提升。 结果的类型是提升的左操作数的类型。如果右操作数的值为负或大于或等于提升的左操作数的宽度，则行为未定义。

因此short值 0x003f 被提升为int值 0x0000003f 并应用左移。结果是 0x0000fc00，右移的结果是 0x0000003f。

这个signed int案子有点意思。在这种情况下，您将值为 1 的位左移到符号位。根据 6.5.7p4，这会触发未定义的行为：

的结果E1 << E2是E1左移位E2位置；空出的位用零填充。如果E1具有无符号类型，则结果的值为E1×2 E2，比结果类型中可表示的最大值减少模一。 如果E1有符号类型和非负值，并且E1×2 E2在结果类型中是可表示的，那么就是结果值；否则，行为未定义。

因此，虽然您为signed int案例获得的输出与您所期望的一样，但它实际上是未定义的行为，因此您不能依赖该结果。

以上是转换有符号整数与短整数时符号扩展不一致的全部内容。
THE END
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