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c - 处理有符号整数数组，就好像它包含无符号值一样

问题描述

我继承了一些旧代码，假设 anint可以存储从 -2 31到 2^ 31 -1 的值，溢出只是环绕，并且符号位是高位。换句话说，该代码应该使用uint32_t，但事实并非如此。我想修复此代码以使用uint32_t.

困难在于代码是作为源代码分发的，我不允许更改外部接口。我有一个适用于数组的函数int。它在内部做的是自己的业务，但是int暴露在接口中。简而言之，接口是：

struct data {
    int a[10];
};
void frobnicate(struct data *param);

我想更改int a[10]为uint32_t a[10]，但我不允许修改 的定义struct data。

我可以使代码在内部uint32_t或unsigned内部工作：

struct internal_data {
    unsigned a[10];
};
void frobnicate(struct data *param) {
    struct internal_data *internal = (struct internal_data *)param;
    // ... work with internal ...
}

然而，这实际上不是正确的 C，因为它在指向不同类型的指针之间进行转换。

有没有办法可以添加编译时保护，这样对于那些不是“老派” 32 位的少数人来说int，代码不会构建？如果int小于 32 位，则代码无论如何都不会工作。对于绝大多数用户来说，代码应该构建，并且以一种告诉编译器不要做溢出int计算的“奇怪”事情的方式。

我分发源代码，人们可以将它与他们选择的任何编译器一起使用，因此特定于编译器的技巧不相关。

我至少要补充

#if INT_MIN + 1 != -0x7fffffff
#error "This code only works with 32-bit two's complement int"
#endif

有了这个守卫，上面的演员阵容会出什么问题？有没有一种可靠的方法来操作int数组，就像它的元素一样unsigned，而不复制数组？

总之：

标签： carrayscastingsigned

解决方案

  • 然而，这实际上不是正确的 C，因为它在指向不同类型的指针之间进行转换。

    实际上，您不能进行此类转换，因为这两种结构类型不兼容。但是，您可以使用以下解决方法：

    typedef union
 {
   struct   data;
   uint32_t array[10];
 } internal_t;

 ...

 void frobnicate(struct data *param) {
     internal_t* internal = (internal_t*)param;
     ...

    如果您可以更改原始结构声明但不能更改其成员名称，另一种选择是使用 C11 匿名联合：

     struct data {
   union {
     int        a[10];
     uint32_t u32[10];
   }
 };

    这意味着用户代码访问foo.a不会中断。但是您需要 C11 或更高版本。

    或者，您可以使用 a直接uint32_t*访问int[10]。这也是明确定义的，因为uint32_t在这种情况下是有效类型的无符号等价物int。

  • 有没有办法可以添加编译时保护，这样对于 int 不是“老式”32 位的少数人来说，代码不会构建？

    显而易见的是static_assert(sizeof(int) == 4, "int is not 32 bits");，但这又需要 C11。如果需要与旧 C 的向后兼容性，您可以发明一些肮脏的“穷人的静态断言”：

    #define stat_assert(expr) typedef int dummy_t [expr];

  • #if INT_MIN != -0x80000000

    根据您的挑剔程度，这不是 100% 可移植的。int理论上可能是 64 位，但可能也不希望移植到这种虚构的系统。

    如果您不想拖动limits.h，您也可以将宏编写为

    #if (unsigned int)-1 != 0xFFFFFFFF

    无论如何，它是一个更好的宏，因为它没有任何隐藏的隐式提升宝石- 请注意，-0x80000000它始终 100% 等效0x80000000于 32 位系统。

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