有符号整数的平台独立存储

Question

我想以独立于平台的方式将有符号整数值写入文件中。

如果它们没有签名，我只需使用 endian(3) 函数系列。

但我不确定如何处理有符号整数。如果我将它们转换为无符号值，我会丢失符号，因为 C 标准不保证

(int) ((unsigned) -1)) == -1

另一个选项是我将指针转换为该值（即，将字节序列重新解释为无符号），但我是不相信在那之后转换字节序会给出任何有意义的东西。

平台无关的有符号整数存储的正确方法是什么？

更新：

• 我知道实际上，几乎所有架构都使用二补码表示，以便我可以在有符号和无符号整数之间无损转换。然而，这个问题更偏理论化。

• 仅仅推出我自己的整数表示形式（将十进制字母存储为 ascii 字符，或者单独存储符号位）当然是一个解决方案。但是，我很感兴趣是否有一种方法可以在不完全放弃本机二进制表示形式的情况下工作。

Answer 1

最简单的解决方案：

对于写入，只需转换为无符号并使用无符号字节序转换函数即可。

为了读回这些值，首先将它们读入一个无符号变量，并检查是否设置了高位，并进行一些算术以使转换定义明确：

uint32_t temp;
int32_t dest;
if (temp > INT32_MAX) dest = -(int32_t)(-temp-1)-1;
else dest = temp;

作为额外的好处，在健全的系统上有一个好的编译器（即二进制补码系统，其中实现定义的无符号转换是“正确的”）将首先将 -(int32_t)(-temp-1)-1 优化为 (int32_t)temp，然后优化条件的两个分支（现在都包含相同的代码）到没有分支的单个代码路径。

Answer 2

一种独立于平台的方式？如果您真正想要这个，您应该考虑将其编写为文本而不是二进制（并考虑到即使那个也不是完全独立于平台的，因为您可能想要移动从 ASCII 到 EBCDIC 平台）。

这完全取决于您需要它如何独立于平台。 C 允许三种不同的带符号编码：补码、补码和符号/数值。但是，到目前为止，大多数机器都会使用第一个。

首先弄清楚该术语的实际含义。如果您的意思是只想处理二进制补码，那么将其转换为无符号就可以了。

Answer 3

使用与通过网络发送数据时相同的方法。将无符号或有符号值转换为大端并使用 htonl()< 保存它们/代码>。读取时，使用 ntohl()。

但与往常一样，您需要知道数据最初是否已签名或未签名。仅凭一个位序列，您无法确定。

Answer 4

选项：

• 使用类似 printf() 的函数将数字存储为纯文本进行转换
• 将负数转换为符号 + 绝对值，将它们存储为带有额外符号位的无符号

Answer 5

输出一个 1 字节符号标志（例如 0=正，1=负）。如果该值为负数，则将其设为正数，然后以大端格式写入该值。如果您不喜欢 0 和 1，您可以使用“+”和“-”。

Answer 6

将符号和绝对值存储为 2 个字段，并在读回时重新组合它们。

您说您已经知道如何与明确定义的字节顺序进行转换，因此剩下的就是确定符号（提示 < 0 可能会有所帮助:-)），取绝对值（您可以这样做结合确定它是什么，或者使用 abs() 或类似的

东西：

if (num < 0) {
  negative = 1;
   num      = -num;
 } else {
   negative = 0
 }
write_value = htole32(num);
write(file, &negative, 1);
write(file, &write_value, 4);

作为一种优化，您可以将值的符号位收集在一起并将它们存储在绝对值之前的单个字中。