Một char không dấu là gì?

Trong C / C ++, an unsigned chardùng để làm gì? Làm thế nào nó khác với thường xuyên char?

Trong C ++, có ba loại ký tự riêng biệt :

• char
• signed char
• unsigned char

Nếu bạn đang sử dụng các loại ký tự cho văn bản , hãy sử dụng loại không đủ tiêu chuẩn char:

• nó là loại chữ nhân vật như 'a'hay '0'.
• nó là kiểu tạo nên chuỗi C như "abcde"

Nó cũng hoạt động như một giá trị số, nhưng không xác định được giá trị đó được coi là đã ký hay chưa ký. Coi chừng so sánh các ký tự thông qua sự bất bình đẳng - mặc dù nếu bạn giới hạn bản thân ở ASCII (0-127) thì bạn chỉ an toàn.

Nếu bạn đang sử dụng các loại ký tự làm số , hãy sử dụng:

• signed char, cung cấp cho bạn ít nhất phạm vi -127 đến 127. (-128 đến 127 là phổ biến)
• unsigned char, cung cấp cho bạn ít nhất phạm vi từ 0 đến 255.

"Ít nhất", bởi vì tiêu chuẩn C ++ chỉ đưa ra phạm vi giá trị tối thiểu mà mỗi loại số được yêu cầu để che. sizeof (char)được yêu cầu là 1 (tức là một byte), nhưng về lý thuyết, một byte có thể là 32 bit. sizeofvẫn sẽ được báo cáo kích thước của nó là1 - có nghĩa là bạn có thể có sizeof (char) == sizeof (long) == 1.

Điều này phụ thuộc vào việc triển khai, vì tiêu chuẩn C KHÔNG xác định mức độ đã ký của char. Tùy thuộc vào nền tảng, char có thể signedhoặc unsigned, vì vậy bạn cần yêu cầu rõ ràng signed charhoặc unsigned charnếu việc triển khai của bạn phụ thuộc vào nó. Chỉ sử dụng charnếu bạn có ý định đại diện cho các ký tự từ các chuỗi, vì điều này sẽ khớp với những gì nền tảng của bạn đặt trong chuỗi.

Sự khác biệt giữa signed charvà unsigned charlà như bạn mong đợi. Trên hầu hết các nền tảng, signed charsẽ là một 8-bit số bù hai của từ -128để 127, và unsigned charsẽ là một-cắn 8 unsigned integer ( 0để 255). Lưu ý rằng tiêu chuẩn KHÔNG yêu cầu các charloại có 8 bit, chỉ sizeof(char)trả về 1. Bạn có thể lấy tại số bit trong một char với CHAR_BITtrong limits.h. Có rất ít nếu bất kỳ nền tảng nào ngày nay, nơi đây sẽ là một cái gì đó khác hơn 8, mặc dù.

Có một bản tóm tắt tốt đẹp về vấn đề này ở đây .

Như những người khác đã đề cập kể từ khi tôi đăng bài này, bạn nên sử dụng int8_tvà uint8_tnếu bạn thực sự muốn đại diện cho các số nguyên nhỏ.

Bởi vì tôi cảm thấy nó thực sự được yêu cầu, tôi chỉ muốn nêu ra một số quy tắc của C và C ++ (chúng giống nhau về vấn đề này). Thứ nhất, tất cả các bit của unsigned chartham gia trong việc xác định giá trị nếu bất kỳ đối tượng unsigned char. Thứ hai, unsigned charđược tuyên bố rõ ràng không dấu.

Bây giờ, tôi đã thảo luận với ai đó về những gì xảy ra khi bạn chuyển đổi giá trị -1của kiểu int thành unsigned char. Anh ta từ chối ý tưởng rằng kết quả unsigned charcó tất cả các bit của nó được đặt thành 1, vì anh ta lo lắng về biểu diễn dấu hiệu. Nhưng anh không phải làm thế. Ngay lập tức tuân theo quy tắc này là chuyển đổi thực hiện những gì được dự định:

Nếu loại mới không được ký, giá trị được chuyển đổi bằng cách lặp lại hoặc trừ đi nhiều hơn một giá trị tối đa có thể được biểu thị trong loại mới cho đến khi giá trị nằm trong phạm vi của loại mới. ( 6.3.1.3p2trong bản nháp C99)

Đó là một mô tả toán học. C ++ mô tả nó theo tính toán modulo, điều này dẫn đến cùng một quy tắc. Dù sao, điều không được đảm bảo là tất cả các bit trong số nguyên -1là một trước khi chuyển đổi. Vì vậy, chúng ta có gì để chúng ta có thể tuyên bố rằng kết quả unsigned charcó tất cả các CHAR_BITbit của nó được chuyển thành 1?

1. Tất cả các bit tham gia vào việc xác định giá trị của nó - nghĩa là, không có bit đệm nào xảy ra trong đối tượng.
2. Thêm một lần duy nhất UCHAR_MAX+1để -1sẽ mang lại một giá trị trong phạm vi, cụ thể làUCHAR_MAX

Thế là đủ rồi! Vì vậy, bất cứ khi nào bạn muốn có một unsigned charbit của nó, bạn làm

unsigned char c = (unsigned char)-1;

Nó cũng theo sau rằng một chuyển đổi không chỉ là cắt các bit thứ tự cao hơn. Sự kiện may mắn cho sự bổ sung của hai người là nó chỉ là một sự cắt ngắn ở đó, nhưng điều tương tự không nhất thiết đúng với các biểu diễn dấu hiệu khác.

Ví dụ như tập quán của char không dấu :

unsigned charthường được sử dụng trong đồ họa máy tính, mà rất thường xuyên (mặc dù không phải lúc nào) chỉ định một byte cho mỗi thành phần màu. Người ta thường thấy màu RGB (hoặc RGBA) được biểu thị là 24 (hoặc 32) bit, mỗi bit unsigned char. Vì unsigned charcác giá trị nằm trong phạm vi [0,255], các giá trị thường được hiểu là:

• 0 có nghĩa là thiếu hoàn toàn một thành phần màu nhất định.
• 255 có nghĩa là 100% của một sắc tố màu nhất định.

Vì vậy, bạn sẽ kết thúc với màu đỏ RGB là (255,0,0) -> (đỏ 100%, xanh 0%, xanh 0%).

Tại sao không sử dụng a signed char? Số học và bit dịch chuyển trở thành vấn đề. Như đã giải thích, signed charphạm vi của về cơ bản được thay đổi bởi -128. Một phương pháp rất đơn giản và ngây thơ (hầu hết không được sử dụng) để chuyển đổi RGB sang thang độ xám là trung bình cả ba thành phần màu, nhưng điều này gặp vấn đề khi các giá trị của các thành phần màu là âm. Màu đỏ (255, 0, 0) trung bình đến (85, 85, 85) khi sử dụng unsigned charsố học. Tuy nhiên, nếu các giá trị là signed chars (127, -128, -128), chúng tôi sẽ kết thúc bằng (-99, -99, -99), sẽ là (29, 29, 29) trong unsigned charkhông gian của chúng tôi , không chính xác .

Nếu bạn muốn sử dụng một ký tự như một số nguyên nhỏ, cách an toàn nhất là sử dụng các kiểu int8_tvà uint8_t.

unsigned charchỉ mất các giá trị dương .... như 0 đến 255

trong khi

signed charlấy cả giá trị dương và âm .... như -128 đến +127

charvà unsigned charkhông được đảm bảo là loại 8 bit trên tất cả các nền tảng, chúng được đảm bảo là loại 8 bit hoặc lớn hơn. Một số nền tảng có byte 9 bit, 32 bit hoặc 64 bit . Tuy nhiên, các nền tảng phổ biến nhất hiện nay (Windows, Mac, Linux x86, v.v.) có byte 8 bit.

signed charcó phạm vi -128 đến 127; unsigned charcó phạm vi từ 0 đến 255.

char sẽ tương đương với char đã ký hoặc char không dấu, tùy thuộc vào trình biên dịch, nhưng là một loại khác biệt.

Nếu bạn đang sử dụng chuỗi kiểu C, chỉ cần sử dụng char. Nếu bạn cần sử dụng ký tự cho số học (khá hiếm), chỉ định rõ ràng đã ký hoặc không dấu cho tính di động.

An unsigned charlà một giá trị byte không dấu (0 đến 255). Bạn có thể nghĩ charvề việc trở thành một "nhân vật" nhưng nó thực sự là một giá trị số. Thông thường charđược ký, vì vậy bạn có 128 giá trị và các giá trị này ánh xạ tới các ký tự sử dụng mã hóa ASCII. Nhưng trong cả hai trường hợp, những gì bạn đang lưu trữ trong bộ nhớ là một giá trị byte.

Về mặt giá trị trực tiếp, char thông thường được sử dụng khi các giá trị được biết là nằm giữa CHAR_MINvà CHAR_MAXtrong khi char không dấu cung cấp gấp đôi phạm vi ở đầu dương. Ví dụ: nếu CHAR_BITlà 8, phạm vi thông thường charchỉ được đảm bảo là [0, 127] (vì có thể được ký hoặc không dấu) trong khi unsigned charsẽ là [0, 255] và signed charsẽ là [-127, 127].

Về mặt sử dụng, các tiêu chuẩn cho phép các đối tượng của POD (dữ liệu cũ đơn giản) được chuyển đổi trực tiếp thành một mảng char không dấu. Điều này cho phép bạn kiểm tra biểu diễn và mẫu bit của đối tượng. Sự bảo đảm tương tự của loại picky an toàn không tồn tại đối với char hoặc char đã ký.

unsigned charlà trái tim của tất cả các mánh khóe bit. Trong hầu hết TẤT CẢ trình biên dịch cho nền tảng TẤT CẢ, unsigned charchỉ đơn giản là một byte và một số nguyên không dấu (thường) 8 bit có thể được coi là một số nguyên nhỏ hoặc một gói bit.

Trong nghiện, như người khác đã nói, tiêu chuẩn không xác định dấu hiệu của một char. vì vậy bạn có 3 phân biệt charcác loại: char, signed char, unsigned char.

Nếu bạn thích sử dụng các loại khác nhau có độ dài cụ thể và signedness, có lẽ bạn đang tốt hơn off với uint8_t, int8_t, uint16_t, vv đơn giản chỉ vì họ thực hiện chính xác những gì họ nói.

Một số googling tìm thấy điều này , nơi mọi người đã thảo luận về điều này.

Một char không dấu về cơ bản là một byte đơn. Vì vậy, bạn sẽ sử dụng điều này nếu bạn cần một byte dữ liệu (ví dụ: có thể bạn muốn sử dụng nó để đặt và tắt cờ được chuyển đến một chức năng, như thường được thực hiện trong API Windows).

Một char không dấu sử dụng bit được dành riêng cho dấu của một char thông thường như một số khác. Điều này thay đổi phạm vi thành [0 - 255] trái ngược với [-128 - 127].

Các ký tự không dấu thường được sử dụng khi bạn không muốn có một dấu hiệu. Điều này sẽ tạo ra sự khác biệt khi thực hiện những việc như dịch chuyển bit (shift mở rộng dấu hiệu) và những thứ khác khi xử lý char dưới dạng byte thay vì sử dụng nó làm số.

unsigned charchỉ lấy các giá trị dương: 0 đến 255 trong khi signed charlấy các giá trị dương và âm: -128 đến +127.

trích dẫn từ cuốn sách "hành vi lập trình c":

Vòng loại signedhoặc unsignedcó thể được áp dụng cho char hoặc bất kỳ số nguyên nào. số không dấu luôn luôn dương hoặc bằng 0 và tuân theo định luật modulo số học 2 ^ n, trong đó n là số bit trong loại. Vì vậy, ví dụ, nếu các ký tự là 8 bit, các biến char không dấu có các giá trị trong khoảng từ 0 đến 255, trong khi các ký tự được ký có các giá trị trong khoảng từ -128 đến 127 (trong máy bổ sung hai). phụ thuộc, nhưng các ký tự có thể in luôn luôn tích cực.

signed charvà unsigned charcả hai đại diện cho 1byte, nhưng chúng có phạm vi khác nhau.

   Type        |      range
-------------------------------
signed char    |  -128 to +127
unsigned char  |     0 to 255

Trong trường signed charhợp chúng tôi xem xét char letter = 'A', 'A' đại diện cho nhị phân 65 in ASCII/Unicode, Nếu 65 có thể được lưu trữ, -65 cũng có thể được lưu trữ. Không có giá trị nhị phân âm trong ASCII/Unicodeđó vì không cần phải lo lắng về giá trị âm.

Thí dụ

#include <stdio.h>

int main()
{
    signed char char1 = 255;
    signed char char2 = -128;
    unsigned char char3 = 255;
    unsigned char char4 = -128;

    printf("Signed char(255) : %d\n",char1);
    printf("Unsigned char(255) : %d\n",char3);

    printf("\nSigned char(-128) : %d\n",char2);
    printf("Unsigned char(-128) : %d\n",char4);

    return 0;
}

Đầu ra -:

Signed char(255) : -1
Unsigned char(255) : 255

Signed char(-128) : -128
Unsigned char(-128) : 128