c - 获取整数的负号并将其存储为 char 的最佳方法是什么？

Question

如何获取整数的符号并将其存储在字符中？一种方法是:

int n = -5
char c;
if(n<0)
    c = '-';
else
    c = '+';

或者:

char c = n < 0 ? '-' : '+';

但是有没有办法不用条件判断呢？

Answer 1

有最高效、最便携的方式，但它没有赢得任何美容大奖。

我们可以假设，如果有符号整数的 MSB 为负，则它总是被设置。这是一个 100% 可移植的假设，即使考虑到奇异的符号格式(一个人的补码，有符号的幅度)也是如此。因此，最快的方法是简单地从整数中屏蔽掉 MSB。

任何整数的 MSB 位于 CHAR_BIT * sizeof(n) - 1; 位置.在典型的 32 位主流系统上，这例如是 8 * 4 - 1 = 31.

所以我们可以这样写一个函数:

_Bool is_signed (int n)
{
  const unsigned int sign_bit_n = CHAR_BIT * sizeof(n) - 1;
  return (_Bool) ((unsigned int)n >> sign_bit_n);
}

在 x86-64 gcc 9.1 (-O3) 上，这会产生非常高效的代码:

is_signed:
        mov     eax, edi
        shr     eax, 31
        ret

这种方法的优点还在于，不像x < 0这样的代码，在移植时它不会冒被翻译成“如果否定则分支”指令的风险。

完整示例:

#include <limits.h>
#include <stdio.h>

_Bool is_signed (int n)
{
  const unsigned int sign_bit_n = CHAR_BIT * sizeof(n) - 1;
  return (_Bool) ((unsigned int)n >> sign_bit_n);
}

int main (void)
{
  int n = -1;

  const char SIGNS[] = {' ', '-'};
  char sign = SIGNS[is_signed(n)];
  putchar(sign);
}

反汇编(x86-64 gcc 9.1 (-O3)):

is_signed:
        mov     eax, edi
        shr     eax, 31
        ret
main:
        sub     rsp, 8
        mov     rsi, QWORD PTR stdout[rip]
        mov     edi, 45
        call    _IO_putc
        xor     eax, eax
        add     rsp, 8
        ret