有符号数和无符号数------c++程序设计原理与实践（进阶篇）

有符号数与无符号数的程序设计原则：

• 当需要表示数值时，使用有符号数（如 int）。
• 当需要表示位集合时，使用无符号数（如unsigned int）。

有符号数和无符号数混合运算有可能会带来灾难性的后果。例如：

vector<int> v;
for(int i=0;i<v.size();++i)cout<<v[i]<<'\n';

易实现版本：

unsigned char max=160;    //非常大
for(signed char i=0;i<max;i++)cout<<int(i)<<'\n';

循环变量i可能会溢出，即，v.size()有可能比最大的有符号数int值还要大。当i的值增大到有符号数int所能代表的最大正数（如，int为16位宽度，此值为2¹⁵-1）时，下一次增1运算不会得到更大的整型值，而会得到一个负数。因此循环永远也不会停止！每当我们到达最大整数时，接着就会从最小负int值重新开始。因此如果v.size()的值为32*1024或者更大，循环变量为16位int型的话，这个循环就是一个（可能非常严重的）bug。如果循环变量是32位int型的话，当v.size()的值大于等于2*1024*1024*1024时就会出现同样的问题。

为了避免这个问题，我们可以使用vector提供的size_tupe或者是迭代器：

for(vector<int>::size_type i=0;i<v.size();++i)cout<<v[i]<<'\n';
for(vector<int>::iterator p=v.begin();p!=v.end();++p)cout<<*p<<'\n';
for(int x:v)cout<<x<<'\n';

　　size_tupe确保是无符号的，因此，第一种形式（使用无符号数）与int型循环变量的版本相比，多出一个二进制位来表示循环变量的数值（而不是符号）。这个改进很重要，但终究只是多出一位来表示循环的范围（循环次数多出一倍）。而使用迭代器的版本就不存在这个限制。

大致来说，我们有两个原因将无符号数当作整数来使用，而不是简单作为一组二进制位（即，不使用+、-、*和/）；

• 有更多的二进制位来表示数值，从而获得更高的精度。
• 用来表示逻辑属性，其值不能是负数。

前者就是我们刚刚看到的，使用无符号循环变量带来的效果。

混合使用有符号数和无符号数的问题在于，在c++中，两者转换的方式很奇怪，而且难以记忆。例如：

unsigned int ui=-1;
int si=ui;
int si2=ui+2;
unsigned ui2=ui+2;

　　输出结果：

4294967295
-1
1
1

不推荐为获得一个额外的二进制位的精度而是要无符号数。

标准库容器的下标都是无符号数。

c++程序设计原理与实践（进阶篇）