c - unsigned char 和 char 异或运算

Question

有谁能帮我解释一下 XOR 运算中 unsigned char 和 char 的区别吗？

#include <stdio.h>

int main() {
    char a[2] = { 0x56, 0xa5 };  // a[0]  0101 0110   
                                 // a[1]  1010 0101 
    a[0] = a[0] ^ a[1];          // a[0]  1111 0011    f3   
    printf("%02x", a[0]);
    puts("");

    unsigned char b[2] = { 0x56, 0xa5 }; // b[0]  0101 0110
                                         // b[1]  1010 0101 
    b[0] = b[0] ^ b[1];                  // b[0]  1111 0011    f3   
    printf("%02x", b[0]);
    puts("");
}

结果:

fffffff3
f3
[Finished in 0.0s]

另一个例子:

#include <stdio.h>

int main() {
    char a[2] = { 0x01, 0x0a };

    a[0] = a[0] ^ a[1];          
    printf("%02x", a[0]);
    puts("");

    unsigned char b[2] = { 0x01, 0x0a };       

    b[0] = b[0] ^ b[1];             
    printf("%02x", b[0]);
    puts("");
}

结果:

0b
0b
[Finished in 0.0s]

Answer 1

在第一种情况下，您的代码

printf("%02x", a[0]);

将 char 值传递给可变参数函数 printf。 char 值被提升为 int 类型并按此传递。 a[0] 的值为 -13 因为 char 类型在您的环境中恰好是默认签名的，该值由促销为 int，printf 将其作为 int 接收。

格式%02x需要一个unsigned int值。 printf 传递了一个 int 值，这是一个调用未定义行为的不正确类型。由于 int 和 unsigned int 在您的平台上使用相同的参数传递约定，因此 -13 的负值将被解释为 unsigned int 具有相同的位模式，值为 0xFFFFFFF3，因为您平台上的 int 有 32 位，负值以 2 补码表示。 printf 生成的字符串是 fffffff3。 C 标准实际上并没有保证这种行为。

在第二个示例中，b[0] 是一个 unsigned char，值为 243 (0xf3) 。它升级为 int 并保留该值，并且传递给 printf 的 int 为 243。当 printf 传递一个 int 而不是 unsigned int 时，会调用相同的未定义行为。在您的特定情况下，由 printf 执行的转换会产生相同的值，该值打印为十六进制，并用前导 0 填充至少 2 位数字，给出 f3.

为了避免这种歧义，您应该将操作数转换为 unsigned char:

printf("%02x", (unsigned)(unsigned char)a[0]);

或者将其实际类型指定为unsigned char:

printf("%02hhx", (unsigned char)a[0]);