C语言 将 2 个uint16_t合并为 1 个uint32_t

Question

我有 2 个uint16_t，我想组合成 1 个 32 位数字：

uint16_t var1 = 255; // 0000 0000 1111 1111
uint16_t var2 = 255; // 0000 0000 1111 1111
uint32_t var3 = (var1 << 16) +  var2;

我希望 var3 是 0000 0000 1111 11110000 0000 1111 1111...所以16711935十进制，但我得到 255 ( 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111(。

有什么想法吗？

谢谢

Answer 1

在某种程度上，这是依赖于平台的。 在我最近的系统上，我们得到了预期的结果，这可以通过一个简短的程序来证明：

#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
uint16_t var1 = 255; // 0000 0000 1111 1111
uint16_t var2 = 255; // 0000 0000 1111 1111
uint32_t var3 = (var1 << 16) +  var2;
printf("%#"PRIx32"n", var3);
}

输出为0xff00ff。

但是，您的var1和var2在任何算术之前都会经历正常的整数提升。 如您所见，如果升级的类型无法保存中间结果，则部分计算可能会丢失。

您可以通过在算术之前显式扩大var1来避免此问题：

uint32_t var3 = ((uint32_t)var1 << 16) +  var2;

---

我的系统上等效的失败程序是：

#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
uint16_t var1 = 255; // 00ff
uint16_t var2 = 255; // 00ff
uint64_t var3 = ((uint64_t)var1 << 32) +  var2;
printf("%#"PRIx64"n", var3);
}

如果我不按所示使用强制转换扩大var1，这将产生0x1fe而不是0xff000000ff(因为在此系统上，<<32恰好是 32 位无符号类型的无操作(。

Answer 2

当整数类型被移位时，两个操作数首先被提升，并且生成的整数具有与提升的左操作数相同的类型。

编译器将首先尝试将uint16_t提升为int，如果int无法保存该值(即该值大于INT_MAX(，则将其提升为unsigned int。现在，如果您的系统使用16-bit ints，结果仍将是 16 位，因此，只要您的移位值小于 16，您在左移的情况下的最高有效位就会丢失，从这一点开始，行为不受标准定义。

在这种系统中，您需要首先转换为更广泛的整数类型，如uint32_t或uint64_t，然后左移。为了安全起见，我们始终可以将移位的左操作数转换为预期的type，以便我们的代码不受编译器设计器做出的实现决策(如位宽(的影响。