如何测试有符号或无符号整数的最高有效位？

Question

考虑到clock_t数据类型一定是整数，如何使用可移植的C代码测试最高有效位的值？换句话说，我需要此函数的定义：

bool is_msb_set(clock_t clock);

但是这里有一个转折：您不知道clock_t的大小，也不知道它是带符号的还是无符号的（但假定“带符号”是二进制补码）。

我首先想到的是这样做：

const clock_t MSB = 1 << ((sizeof(clock_t) * 8) - 1);

bool is_msb_set(clock_t value) {
    return value & MSB;
}

但是，如果clock_t为有符号值，则MSB的定义会溢出。也许我在想这个，但我很沮丧。

Answer 1

我认为我们可以先检查clock_t是否签名，然后进行相应操作。

bool is_msb_set(clock_t value) {
    if ((clock_t)-1 < 0) {
        /* clock_t is signed */
        return value < 0;
    } else {
        /* clock_t is unsigned */
        return ((value << 1) >> 1) ^ value;
    }
}

Answer 2

只需在没有掩码的情况下直接测试该值：

bool is_msb_set(clock_t value) {
    if (value < 0) return 1;
    return value >> (sizeof(clock_t) * CHAR_BIT - 1);
}

如果>>运算符的左侧具有“带符号的类型和负值，则结果值是实现定义的”，请参阅C11 6.5.7p5。

因为我们assumed "signed" is twos-compliment，所以我只能测试value是否小于0，所以最高有效位将始终设置为1。如果它不是负数，则为正数，并且对clock_t进行了签名，然后正确定义了>>。

如果clock_t是无符号的，则value < 0将始终返回0，并且很可能应该由编译器进行优化。

如果clock_t不是整数类型（例如，如果它是float或double，则该代码不应编译，因为>>的操作数需要具有整数类型。因此，它仅适用于整数类型。

Answer 3

您可以做的是将其强制转换为整数，该整数必须保证足够大（所以，长？），并且然后对1 << ((sizeof(clock_t) * 8) - 1);进行测试。

我还将先断言sizeof(clock_t) <= sizeof(long)。

Answer 4

正如Kamil Cukm指出的，如果涉及带符号类型，这是错误的。仅当使用了无符号变量并且OP想要一些也可以校正有符号变量的变量时，它才适用。

您的第一个想法几乎是正确的。溢出不是MSB，而是=右侧的表达式。它隐式为int类型，由于在您的系统上sizeof（int）

如果您想使用原始方法，您要做的就是：

const clock_t MSB = ( (clock_t) 1 ) << ((sizeof(clock_t) * 8) - 1);

如果您想再次检查，因为我已经输入了一些“担保”代码：

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

int main()
{

    unsigned char testUChar = 
        ((unsigned char)1) << (( sizeof( unsigned char ) * CHAR_BIT )-1);
    unsigned short testUShort = 
        ((unsigned short)1) << (( sizeof( unsigned short ) * CHAR_BIT )-1);
    unsigned int testUInt = 
        (unsigned int)1 << (( sizeof( unsigned int ) * CHAR_BIT )-1);
    unsigned long testULong =  
        (unsigned long)1 << (( sizeof( unsigned long ) * CHAR_BIT )-1);
    unsigned long long testULongLong = 
        (unsigned long long)1 << (( sizeof( long long ) * CHAR_BIT )-1);

    printf( "%hhx\n", testUChar );
    printf( "%hx\n", testUShort );
    printf( "%x\n", testUInt );
    printf( "%lx\n", testULong );
    printf( "%llx\n", testULongLong );

    return 0;
}

如果需要，您也可以尝试使用已签名的类型。我已经做到了，但是您是否想挑剔％x仅适用于未签名的对象，因此使用％d很难一目了然。向左移动时，对有符号和无符号值的定义方式相同。