sizeof引发有符号数转无符号数的C语言运算异常排查

第一段代码（不符合预期） #

#include <stdio.h>
#define Const_value sizeof(int)

int i = 100;
int j;
int main(){
    j = (Const_value - i > 0);
    printf("%ld, %d, %d",Const_value, i, j);
    return 0;
}

运行输出：4, 100, 1

第二段代码（符合预期） #

#include <stdio.h>
#define Const_value sizeof(int)

int i = 100;
int j;
int main(){
    int x = Const_value - i;
    j = (x > 0);
    printf("%ld, %d, %d",Const_value, i, j);
    return 0;
}

运行输出：4, 100, 0

差异原因 #

核心问题出在sizeof的返回类型和宏替换的特性上：

• sizeof的返回值类型是**size_t**，这是一个无符号整数类型。
• 宏是预编译阶段直接做文本替换，所以第一段代码里的Const_value - i等价于sizeof(int) - i，也就是size_t类型的4减去int类型的100。根据C语言的整数提升规则，int类型的100会被转换成size_t（无符号），此时计算4 - 100会按无符号整数规则处理：无符号数不会出现负数，溢出后会绕回成一个极大的正数，所以这个结果大于0，最终j=1。
• 第二段代码中，先把Const_value - i的结果赋值给int类型的x，此时无符号的计算结果会被转换成int类型，得到正确的负数-96，再判断x>0自然为假，所以j=0。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Goroz