无符号字符值循环 C++

Posted 2023-02-25

【中文标题】无符号字符值循环 C++

【英文标题】：Unsigned char value cycle C++

【发布时间】：2021-10-04 13:02:33

【问题描述】：

我（想我）理解不同变量类型的数学是如何工作的。例如，如果我超过了 unsigned int 变量的最大限制，它将循环回到 0。

我不明白unsigned char 这段代码的行为：

#include<iostream>

int main() 
    unsigned char var 0 ;
    for(int i = 0; i < 501; ++i) 
        var += 1;
        std::cout << var << '\n';
    

这只是输出1...9，然后是一些符号和大写字母，然后它什么都不打印。它不会循环回到值 1...9 等。

另一方面，如果我在打印之前转换为int：

#include<iostream>

int main() 
    unsigned char var 0 ;
    for(int i = 0; i < 501; ++i) 
        var += 1;
        std::cout << (int)var << '\n';
    

它确实从1...255 打印，然后从0...255 循环返回。

这是为什么呢？似乎 unsgined char 变量 确实 循环（正如我们从 int 转换中看到的那样）。

使用unsigned char 变量进行数学运算是否安全？我在这里看到的行为是什么？

【问题讨论】：

什么编译器在编译这个，你用什么命令行来运行它？ 1..9 的非重复行为可能是由于您使用的 shell 如何处理特定的不可打印字符（而不是 C++ 事物）。

@JohnFilleau 我使用g++ (GCC) 11.1.0 作为g++ test.cpp -o test。并以./test

的身份运行

你有什么不同吗？例如重复的 1..9？

我看到重复的 1..9，以及 ASCII 集之前和之后的不可打印的替代品。但是 1..9 肯定会重复。

【参考方案1】：

在这种情况下，无符号字符不会被视为数字。这种数据类型实际上是一个字节：

1 byte = 8 bits = 0000 0000 which means 0.

cout 打印的是代表您通过添加 +1 更改的字节的字符。

例如：

0 = 0000 0000
1 = 0000 0001
2 = 0000 0010
.
.
.
9 = 0000 1001

然后，这里开始其他与数字无关的字符。 因此，如果您将其转换为 int，它将为您提供该字节的数字表示，为您提供 0-255 的输出。

希望这可以澄清！

编辑：使解释更清楚。

【讨论】：

“无符号字符不是数字” 它们是。只是cout对待他们的方式不同寻常。

unsigned char is an integer

@HolyBlackCat 我的意思是在这种情况下它们不被视为数字，但是是的，我没有正确表达自己。

【参考方案2】：

为什么不打印预期的整数值？

问题不在于char 的循环。问题在于 std::ostream 对象和 8 位整数类型的插入操作。这些类型的非成员 operator<< 函数将所有 8 位整数（char、signed char 和 unsigned char）视为它们的 ASCII 字符类型。

operator<<(std::basic_ostream)

处理输出 8 位整数类型的规范方法就是您正在做的事情。我个人更喜欢这个：

char foo;
std::cout << +foo;

一元+ 运算符将char 类型提升为integer 类型，然后调用整数打印函数。

请注意，整数溢出仅针对unsigned 整数类型定义。如果您使用char 或signed char 重复此操作，则该行为未由标准定义。肯定会发生一些事情，因为我们生活在现实中，但是溢出行为可能因编译器而异。

为什么不重复 0..9 个字符

我使用g++ 对此进行了测试，以在 Ubuntu 20.04 上进行编译和 bash。在某些情况下，我的不可打印字符被作为显式符号处理，或者在其他情况下不打印任何内容。非重复行为必须是由于您的外壳如何处理这些不可打印的字符。如果没有更多信息，我们无法回答这个问题。