C 语言代码判断一个数的符号位?

Question

老师们好
下面的代码,我怎么想也没有想明白会返回-1
0|0 = 0, 0|1 =1, 1|1 =1, 1|0 = 1,

怎么会出现-1呢,

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main(){
    int sign;
    int v = -10;
    sign = (v != 0) | (v >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1)); // CHAR_BIT 宏定义在头文件limits.h中
    printf("%d\n", sign);
    return 0;
}

Answer 1

为了更好的理解这个问题，我们先讲讲一个基础的知识点，我在曾经的笔记里也写过：
小凯15天快速讲完c语言-简单学习第二课

根据C语言的规范，在做位运算时，整型的符号位是以补码的形式存在的。对于负数，它的符号位是1。对于正数和零，符号位是0。
好了，明白了这个知识点，我们再代入到代码里一起看看，在这个代码中，首先执行了 (v != 0) 的比较，这里是判断 v 是否等于0，结果是真，即1。然后执行 (v >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1))，这里进行右移操作。

这里第二个知识点来了：在C语言中，对于带符号的整数，右移运算会将最高位的符号位进行复制，填充左侧的空位。

所以对于负数 v = -10，右移后符号位的值是1。对于正数和零，符号位的值是0。接下来进行按位或运算，(v != 0) | (v >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1))。对于负数，第一个表达式 (v != 0) 的结果是1，而第二个表达式 (v >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1)) 的结果是1。按位或运算后，结果是1。

最后，将结果1打印出来，即 -1。因为 %d 是用来打印有符号整数的，所以将1作为有符号整数表示的话，它的补码形式是负数，因此打印出来的结果是-1。

所以，对于输入的 -10，代码将返回-1表示其符号位是负数。

希望我的回答能帮到你！

Answer 2

这个要看一下深入理解操作系统, 有符号整数的实现, 补码.

这个语句是个UB, 编译器的实现不一定遵从符号位为1时右移补1

 sign = (v != 0) | (v >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1));

对于遵从符号位为1时右移补1的编译器

第一个表达式返回1, 第二个表达式返回-1

1|-1 返回-1

二进制:
0b0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
按位或
0b1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
结果为
0b1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

Answer 3

这个问题严格来说是UB，因为C语言没有指明有符号整数的移位到底是逻辑移位（无视符号位）还是算数移位（负数会以1填充）。但实际中，我见过的编译器对有符号数使用的都是算术移位，因此，负数向右移位时，左侧会使用1填充。题主这里用-10向右移位了31位，所以补了31个1，再加上原来的最高位，即现在的第0位也是1，故得到了32个1，即-1的补码；此时，不管怎么位或，还是-1。
题主问的是“怎么判断符号位”，那就直接用大于号/小于号判断即可，如果一定要用位运算，可以使用N & 0x80000000。