C++编译警告之comparison between signed and unsigned integer expressions [-Wsign-compare]的薛定谔结果

前言

作为一个浅耕C++多年的程序员，不能没见过 warning: comparison between signed and unsigned integer expressions [-Wsign-compare] 这个编译警告吧，它告诉你程序代码有点危险，得加强注意了，初看时还会谨慎处理，见得多了也就见怪不怪了，但是这个警告背后的原因你清楚吗？什么情况下会出问题呢？今天就让我给遇上了，你说巧不巧，常在河边站哪有不湿鞋。

卖个关子

区别于以往的文章都是先给结论再讲过程，今天我就想卖个关子，先来看看下面这两个判断语句是否等价

if (signed_int_val >= static_cast<int>(unsigned_int_val))
{
    // ...
}

if (static_cast<unsigned int>(signed_int_val) >= unsigned_int_val)
{
    // ...
}

当然，抛开初始环境谈条件都是耍流氓，一会我再交代一些环境背景，现在单看上面这两个判断语句都加了 static_cast 进行了强制类型转换，因为不加的话编译器就会报警告，如果加的话应该选择上面哪一种呢

这里我先透漏一下，如果不加 static_cast 的话，编译器会报警告，但是对于 int 和 unsigned int 的比较基本会按照下面这种逻辑处理

在 C++ 中，一般情况下，当有符号整数和无符号整数进行比较时，有符号整数会被转换为无符号整数，然后再进行比较。

来个例子

上来就直接甩代码，回应了上面卖的那个关子

#include <iostream>
int main() {
    int a = -1;          // 有符号整数
    unsigned int b = 1;  // 无符号整数

    if (a < b) {
        std::cout << "-1 < 1" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "-1 >= 1" << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出结果 -1 >= 1 完全不符合直觉，我们来看看什么条件下会出现这种问题

• int 范围 [-2147483648, 2147483647]
• unsigned int 范围 [0, 4294967295]

两者重叠的范围是 [0, 2147483647]，所以当比较的两个值都处于这个范围时，不论是否强转，怎样强转都不会有问题，一旦超出了公共范围再进行比较就得小心一点了

表示不服

看到上面的代码或许很多人不服，谁会无聊到故意定义两个不同符号的变量来进行比较呢？

确实，几乎没有人直接写上面的代码，但是STL容器大家都用吧，int类型也常常用吧，但下面的代码没少写过吧？

std::vector<int> vec{1, 2, 4};

for (int i = 0; i < vec.size(); i++)
{
    std::cout << vec[i] << std::endl;
}

这样是不是熟悉多了，这里其实想消除警告很容易，直接把 int 定义成 size_t 类型就可以了，还有更隐晦的呢，我们接着看

栽了个坑

下午我遇到了这个一个函数

// std::vector<int> mVec{1, 2, 3};

int GetVecElement(int index)
{
    if (index > mVec.size())
        return -1;

    return mVec[index];
}

编译时 if (index > mVec.size()) 这一行报了警告，本着精益求精的态度我给它改成了 if (index > static_cast<int>(mVec.size()))，结果编译警告没有了，心里美滋滋，但是程序直接崩溃了，这回苦呵呵了

原因是什么呢？原来index穿了个负数，之前一直没问题，我改后就gg了，通过上面的例子我们知道代码中的比较等价于 if (static_cast<size_t>(index) > mVec.size())，那么当index为-1时会被当成4294967295处理，所以自然而然的排除了，惊不惊喜意不意外

所以 if (index > mVec.size()) 这个写法等价于 if (index < 0 || index > static_cast<int>(mVec.size()))，这么看居然最初的写法还优雅一些，有“内涵”

还有疑惑

前面说在 C++ 中当有符号整数和无符号整数进行比较时，有符号整数会被转换为无符号整数，有没有例外呢？看下面这个例子

#include <iostream>
int main() {
    short signed_short = -1;
    unsigned char unsigned_char = 10;

    if (signed_short < unsigned_char) {
        std::cout << "signed_short < unsigned_char" << std::endl;
    }
    return 0;
}

此例子输出结果是 signed_short < unsigned_char， 说明将 unsigned char 转换成了 short 进行了比较，这是一种无符号转有符号的情况，实际上这种情况应该归类为【整数提升规则】，这是指在混合运算中，操作数会被转换为等级较高的类型。类型等级从低到高大致为：char、short、int、long、long long，以及对应的无符号类型。

总结

• 编译遇到 ‘warning: comparison between signed and unsigned integer expressions [-Wsign-compare]’ 警告需要留心谨慎处理掉
• 在 C++ 中，一般情况下，当有符号整数和无符号整数进行比较时，有符号整数会被转换为无符号整数，然后再进行比较
• 整数提升规则是指在混合运算中，操作数会被转换为等级较高的类型。类型等级从低到高大致为：char、short、int、long、long long

---

==>> 反爬链接，请勿点击，原地爆炸，概不负责！<<==

---

看山是山，看水是水；看山不是山，看水不是水；看山还是山，看水还是水