有符号/无符号整数运算取值范围对abs输出结果的影响疑问

核心前置知识 #

• C语言默认做整数运算前会执行整数提升：所有宽度小于int的整型（包括int8_t/uint8_t/int16_t在32位/64位系统下都满足），都会先转换为int再参与运算
• 有符号整型用补码存储，小宽度有符号整型转大宽度有符号整型时会做符号扩展，保持数值不变而非保持二进制位不变
• abs函数的参数是int类型，返回值也是int类型

场景1：temp1、temp2为int8_t类型 #

int8_t是8位有符号整型，取值范围-128 ~ 127：

• 0x3a 对应十进制值 58，在范围内，值保持为58
• 0xfb 二进制最高位为1，作为补码对应十进制值 251 - 256 = -5

运算过程：
temp1 - temp2 = 58 - (-5) = 63，abs(63) = 63，十六进制为0x3f，和输出一致。

场景2：temp1、temp2为int16_t类型 #

int16_t是16位有符号整型，取值范围-32768 ~ 32767：

• 0x3a 对应值 58
• 0xfb 十进制为251，在正范围内，值保持为251

运算过程：
temp1 - temp2 = 58 - 251 = -193，abs(-193) = 193，十六进制为0xc1，和输出一致。

场景3：temp1、temp2为uint8_t类型 #

uint8_t是8位无符号整型，取值范围0 ~ 255：

• 0x3a 对应值 58
• 0xfb 对应值 251

运算过程：
两个值先提升为int再运算，58 - 251 = -193，abs(-193) = 193 = 0xc1，和输出一致。

强制转换场景的结果解释 #

你将int8_t类型的变量强制转换为int16_t时，遵循有符号类型转换规则：

• 原int8_t类型的temp1值为58，转int16_t后仍为58
• 原int8_t类型的temp2值为-5，转int16_t时做符号扩展，值仍为-5，而非你预期的251（只有无符号转换/截断才会保持二进制位不变）

运算过程还是58 - (-5) = 63，abs(63) = 0x3f，和实际输出一致。
如果要得到0xc1的结果，你需要将int8_t的变量先强制转换为uint8_t再转int16_t，保证二进制位按无符号解析：

printf("%x", abs((int16_t)(uint8_t)temp1 - (int16_t)(uint8_t)temp2));

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Waad