如何对char类型进行安全算术运算

Posted 2021-04-17

在普通C中，char类型是至少8位宽类型，具有实现定义的符号。

正如When to use the plain char type in C问题的答案所示，当你有一个按意图字符串的数据类型并且行为类似于普通的C字符串时，应该使用这种类型，允许使用标准库中的string.h函数。

但是，可能存在需要对此类值进行算术运算的情况。一个例子可能是UTF-8数据，您必须自己编写某种类型的处理器或显示例程（目标上没有适当的库解决方案）。

如何以最安全，最便携的方式处理这种情况？

答案

对字符值进行操作的一种很安全的方法可能是使用unsigned char类型并立即将它们转换为表达式中的unsigned（例如，写(unsigned) a - (unsigned) b而不是a-b）。

如果在算术表达式中使用字符类型，即使是unsigned char，它也会被提升为int1，并且在C中没有完全指定int值的算术（特别是，溢出时的行为是未定义的）。立即将每个对象强制转换为unsigned将有效地回避这一点，从而对无符号值进行算术运算，这是更完全定义的。

这不是一个完美的解决方案。它将导致繁琐的代码，有许多(unsigned)演员阵容。而且，当然，定义行为并不意味着你总会获得所需的行为 - 人们仍然可以编写表达式，在不需要时包装（而不是溢出）。没有办法消除所有人为错误。

Footnote

1在其他地方的讨论中，有可能在深奥的C实现中char和int具有相同的大小，在这种情况下unsigned char将被提升为unsigned int。出于所有实际目的，您可以忽略这一点。