Was ist ein unsigned char?

In C/C++, was für eine unsigned char wird verwendet? Wie unterscheidet es sich von einem normalen char?

In C++ gibt es drei unterscheidbar Zeichentypen:

• char
• signed char
• unsigned char

Wenn Sie Zeichentypen für verwenden Textverwenden Sie das unqualifizierte char:

• es ist die Art von Zeichenliteralen wie 'a' oder '0' (Nur in C++, in C ist ihr Typ int)
• es ist der Typ, der C-Saiten wie bildet "abcde"

Es funktioniert auch als Zahlenwert, aber es ist nicht angegeben, ob dieser Wert als vorzeichenbehaftet oder als vorzeichenlos behandelt wird. Hüten Sie sich vor Zeichenvergleichen durch Ungleichungen – obwohl Sie sich auf ASCII (0-127) beschränken, sind Sie gerade noch sicher.

Wenn Sie Zeichentypen wie verwenden Zahlenverwenden:

• signed charwas dir gibt wenigstens Bereich von -127 bis 127. (-128 bis 127 ist üblich)
• unsigned charwas dir gibt wenigstens Bereich 0 bis 255.

„Mindestens“, weil der C++-Standard nur den minimalen Wertebereich vorgibt, den jeder numerische Typ abdecken muss. sizeof (char) muss 1 sein (dh ein Byte), aber ein Byte könnte theoretisch beispielsweise 32 Bit umfassen. sizeof würde immer noch seine Größe als melden 1 – was bedeutet, dass Sie könnten verfügen über sizeof (char) == sizeof (long) == 1.

Dies ist implementierungsabhängig, da der C-Standard NICHT die Signiertheit von definiert char. Je nach Plattform kann char sein signed oder unsignedalso müssen Sie explizit danach fragen signed char oder unsigned char wenn Ihre Implementierung davon abhängt. Benutz einfach char wenn Sie beabsichtigen, Zeichen aus Zeichenfolgen darzustellen, da dies mit dem übereinstimmt, was Ihre Plattform in die Zeichenfolge einfügt.

Der Unterschied zwischen signed char und unsigned char ist wie erwartet. Auf den meisten Plattformen signed char wird eine 8-Bit-Zweierkomplementzahl sein, die von reicht -128 zu 127und unsigned char wird eine 8-Bit-Ganzzahl ohne Vorzeichen (0 zu 255). Beachten Sie, dass der Standard dies NICHT erfordert char Typen haben 8 Bits, nur das sizeof(char) Rückkehr 1. Sie können die Anzahl der Bits in einem Zeichen mit abrufen CHAR_BIT in limits.h. Es gibt heute nur wenige Plattformen, auf denen dies etwas anderes sein wird 8obwohl.

Zu diesem Thema gibt es eine schöne Zusammenfassung Hier.

Wie andere bereits erwähnt haben, seit ich dies gepostet habe, sind Sie besser dran int8_t und uint8_t wenn Sie wirklich kleine ganze Zahlen darstellen wollen.

Da ich das Gefühl habe, dass es wirklich erforderlich ist, möchte ich nur einige Regeln von C und C++ angeben (in dieser Hinsicht sind sie gleich). Zuerst, alle Bits von unsigned char Beteiligen Sie sich an der Bestimmung des Werts eines unsignierten char-Objekts. Sekunde, unsigned char ist ausdrücklich unsigniert angegeben.

Jetzt hatte ich eine Diskussion mit jemandem darüber, was passiert, wenn Sie den Wert konvertieren -1 vom Typ int bis unsigned char. Er lehnte die Idee ab, dass die daraus resultierenden unsigned char hat alle seine Bits auf 1 gesetzt, weil er sich Sorgen um die Vorzeichendarstellung machte. Aber das musste er nicht sein. Aus dieser Regel folgt unmittelbar, dass die Konvertierung das tut, was beabsichtigt ist:

Wenn der neue Typ vorzeichenlos ist, wird der Wert konvertiert, indem wiederholt eins mehr als der maximale Wert, der im neuen Typ dargestellt werden kann, addiert oder subtrahiert wird, bis der Wert im Bereich des neuen Typs liegt. (6.3.1.3p2 in einem C99-Entwurf)

Das ist eine mathematische Beschreibung. C++ beschreibt es in Begriffen des Modulo-Kalküls, was zu derselben Regel führt. Wie auch immer, was ist nicht garantiert ist, dass alle Bits in der Ganzzahl sind -1 sind eins vor der Umstellung. Also, was haben wir, damit wir das Ergebnis behaupten können unsigned char hat alle seine CHAR_BIT Bits auf 1 gesetzt?

1. Alle Bits sind an der Wertbestimmung beteiligt, dh es kommen keine Füllbits im Objekt vor.
2. Nur einmal hinzufügen UCHAR_MAX+1 zu -1 ergibt einen Wert im Bereich, nämlich UCHAR_MAX

Das reicht eigentlich! Wann immer Sie also eine haben möchten unsigned char Wenn alle seine Bits eins sind, tust du es

unsigned char c = (unsigned char)-1;

Daraus folgt auch, dass es sich um eine Konvertierung handelt nicht nur höherwertige Bits abschneiden. Das glückliche Ereignis für Zweierkomplement ist, dass es sich dort nur um eine Kürzung handelt, aber das gilt nicht unbedingt für andere Zeichendarstellungen.

Wie zum Beispiel Verwendungen von unsigned char:

unsigned char wird häufig in der Computergrafik verwendet, die sehr oft (aber nicht immer) jeder Farbkomponente ein einzelnes Byte zuweist. Es ist üblich, eine RGB- (oder RGBA-) Farbe als 24 (oder 32) Bit dargestellt zu sehen, jedes ein unsigned char. Seit unsigned char Werte fallen in den Bereich [0,255]werden die Werte typischerweise wie folgt interpretiert:

• 0 bedeutet ein vollständiges Fehlen einer gegebenen Farbkomponente.
• 255 bedeutet 100 % eines bestimmten Farbpigments.

Sie würden also RGB-Rot als (255,0,0) -> (100% Rot, 0% Grün, 0% Blau) erhalten.

Warum nicht ein verwenden signed char? Arithmetik und Bitverschiebung werden problematisch. Wie bereits erläutert, a signed charDer Bereich von wird im Wesentlichen um -128 verschoben. Eine sehr einfache und naive (meistens ungenutzte) Methode zum Konvertieren von RGB in Graustufen besteht darin, alle drei Farbkomponenten zu mitteln, aber dies führt zu Problemen, wenn die Werte der Farbkomponenten negativ sind. Rot (255, 0, 0) wird bei Verwendung zu (85, 85, 85) gemittelt unsigned char Arithmetik. Allerdings, wenn die Werte waren signed chars (127,-128,-128), würden wir mit (-99, -99, -99) enden, was (29, 29, 29) in unserem wäre unsigned char Leerzeichen, was falsch ist.

unsigned char nimmt nur positive Werte …. wie 0 zu 255

wohingegen

signed char nimmt sowohl positive als auch negative Werte an….wie -128 zu +127

signed char hat einen Bereich von -128 bis 127; unsigned char hat einen Bereich von 0 bis 255.

char entspricht je nach Compiler entweder signed char oder unsigned char, ist aber ein eigener Typ.

Wenn Sie Zeichenfolgen im C-Stil verwenden, verwenden Sie einfach char. Wenn Sie Zeichen für Arithmetik verwenden müssen (ziemlich selten), geben Sie aus Gründen der Portabilität explizit signed oder unsigned an.

char und unsigned char sind nicht garantiert auf allen Plattformen 8-Bit-Typen – sie sind garantiert 8-Bit oder größer. Einige Plattformen haben 9-Bit-, 32-Bit- oder 64-Bit-Bytes. Die heute gängigsten Plattformen (Windows, Mac, Linux x86 usw.) haben jedoch 8-Bit-Bytes.