C轉換籤名爲無符號維持精確位

Question

編輯：我更新了示例爲C.我特別關心C而不是C++（對於混淆，請參閱下面的情況）。

我正在尋找一種安全的方法來將有符號整數轉換爲無符號整數，同時始終保持轉換之間完全相同的位模式。據我所知，簡單地說，鑄造具有未定義的或依賴於實施的行爲，因此依靠它是不安全的（下面的情況A）。但是像OR這樣的按位運算符（下面的情況B）呢？可以按位或用於安全地將簽名轉換爲無符號？那反過來呢？

實施例：

#include <stdio.h> 

int main() { 
    // NOTE: assuming 32bit ints 
    // example bit pattern: 11111111110001110001001111011010 
    // signed int value: -3730470 
    // unsigned int value: 4291236826 

    // example 1 
    // signed -> unsigned 
    int s1 = -3730470; 
    unsigned int u1a = (unsigned int)s1; 
    unsigned int u1b = (unsigned int)0 | s1; 

    printf("%u\n%u\n", u1a, u1b); 

    // example 2 
    // unsigned -> signed 
    unsigned int u2 = 4291236826; 
    int s2a = (int)u2; 
    int s2b = (int)0 | u2; 

    printf("%i\n%i\n", s2a, s2b); 
} 

---

情況：我寫一個PostgreSQL C-Language function /分機來增加popcount功能（my first attempt code here）。 PostgreSQL不支持無符號類型（ref）。計算popcount的所有有效方法都要求無符號數據類型正常工作。因此，我必須能夠將簽名數據類型轉換爲無符號數據類型，而不改變位模式。

題外話：我也知道一個替代的解決辦法是使用PostgreSQL位串bit和varbit數據類型，而不是整數數據類型的，但我的目的是整型數據類型更容易使用和管理。

Answer 1

安全的方式爲有符號整數轉換爲無符號整數，同時始終保持轉換

一個union將如下工作之間的確切相同的位模式，即使int是一種罕見的非-2補充。只有在非常期待的平臺上（在硅片墓地裏滴答滴答），INT_MAX == UINT_MAX這會成爲一個問題。

union { 
    int i; 
    unsigned u; 
} x = { some_int }; 
printf("%d\n", some_int); 
printf("%u\n", x.u); 

然而，如果人們可以限制自己對常見的補int，以下就足夠了。

unsigned u = (unsigned) some_int; 

---

但怎麼樣（以下情況B）像位運算符OR？
可以按位或用於安全地將帶符號轉換爲無符號？

以下|就像是一個隱藏的鑄造由於整數優惠：

如果int可以表示原始類型的所有的值（由寬度爲受限制，對於一個位字段），將該值轉換爲int;否則，它將轉換爲unsigned int。 C11dr§6.3.1。1 3

int s1 = -3730470; 
unsigned int u1b = (unsigned int)0 | s1; 
// just like 
       = (unsigned int)0 | (unsigned int)s1; 
       =     (unsigned int)s1; 

---

什麼反？

轉換一個unsigned int到signed int如果該值是在兩個[0...INT_MAX]表示的被很好地定義。轉換的失int -range unsigned到int是...

任一結果是實現定義或實現定義的信號上升。 §6.3.1.33

最好使用無符號類型進行位操作。
下面的代碼可能經常按照希望工作，但不應該用於強健的編碼。

// NOTE: assuming 32bit ints, etc. 
unsigned int u2 = 4291236826; 
int s2a = (int)u2; // avoid this 

替代

int s2a; 
if (u2 > INT_MAX) { 
    // Handle with some other code 
} else { 
    s2a = (int) u2; // OK 
} 

---

BTW：更好地追加u到無符號常量像4291236826傳達給那的確是一個無符號常量旨在編譯器，而不是一個long long像4291236826.

unsigned int u2 = 4291236826u;