Почему «unsigned int» НЕ отличается от EOF - может ли он хранить отрицательные значения?

Question

Я пытаюсь прочитать файл растрового изображения, побайтово, и у меня есть цикл, который работает до достижения EOF.Для этого у меня есть переменная, объявленная как unsigned int, которая хранит каждый байт.Цикл останавливается, когда эта переменная равна EOF.

Интересный момент: если я объявлю свою переменную как unsigned int, она будет работать.Однако, если я объявлю свою переменную как unsigned short int, цикл будет выполняться вечно, потому что он никогда не найдет EOF.

#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE *file;
    unsigned int currentByte;

    file = fopen("/home/stanley/Desktop/x.bmp", "rb");

    while ((currentByte = fgetc(file)) != EOF) {
        printf("%d \n", currentByte);
    }

    fclose(file);
    return 0;
}

Код выше - это код, который я пишу.Если размер файла составляет 90B, на экране выводится 90 байт.

Однако по какой-то причине, когда я изменяю его на unsigned short int currentByte, цикл продолжает работать вечно.Как будто currentByte никогда не было равно EOF.

Я где-то читал, что EOF содержит отрицательное значение (-1).Но если EOF отрицательно, почему он работает, когда я использую только unsigned int, и почему он вызывает ошибку, когда я использую unsigned short int?Теоретически, не должна ли проблема быть связана с самим unsigned, а не с short?Это без знака, который не может хранить отрицательные значения.

Извините, если это очень глупый вопрос.Я пытаюсь лучше понять, как работают биты и байты, и некоторые концепции еще могут показаться мне странными.

Я компилирую его в следующей среде:

• ОС:Ubuntu 18.04 x64
• GCC: gcc (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1 ~ 18.04) 7.3.0

Заранее спасибо.:)

Answer 1

Если размер int больше размера short, то вы столкнетесь с этой проблемой.

Предположим, что EOF имеет тип int и содержит значение -1.Для примера давайте также предположим, что int является 32-битным значением, а short является 16-битным значением.

В этом случае, если fgetc возвращает EOF,он будет иметь значение 0xFFFFFFFF, когда принимается за unsigned int.При сравнении с EOF (тип int) целое число со знаком -1 будет преобразовано в значение без знака 0xFFFFFFFF.Эти два значения равны, поэтому сравнение работает, как и ожидалось.

Однако, EOF, возвращаемый fgetc, принятый как unsigned short, будет иметь значение 0xFFFF.Поскольку размер unsigned short меньше размера int, при сравнении этого значения с EOF unsigned short 0xFFFF будет преобразовано в int со значением 0x0000FFFF (для ясности показаны дополнительные цифры).Поскольку -1 не равно 0xFFFF для 32-разрядного значения, это сравнение всегда не равно и цикл не остановится.

Тот факт, что fgetc возвращает int, указывает, что вы должны сохранитьэто как этот тип, так как иначе вы отбросите некоторую информацию или вызовете путаницу при сравнении.

Answer 2

При преобразовании целого числа со знаком в целое число без знака (что происходит, когда переменной целого числа без знака присваивается EOF), результат преобразуется в целое число без знака путем добавления UINT_MAX + 1. Поэтому, если EOF равно -1, это значение становится UINT_MAX.

И UINT_MAX могут корректно вписываться только в unsigned int, а не unsigned short. И результат этого конкретного преобразования определяется реализацией, поэтому поведение программы будет зависеть от него.

Обратите внимание, что функция fgetc возвращает int, поэтому вы должны использовать переменную int для хранения ее значения.

Answer 3

Вы должны использовать тип int, чтобы соответствовать тому, что возвращает fgetc, а не unsigned int. Причина, по которой условие остановки цикла работает с unsigned int, заключается не в том, что значение всегда отрицательно, а в том, что когда оператор != используется с операндами unsigned и signed одного ранга, оба получают повышение до unsigned до сравнения. Присвоение результата EOF от fgetc до currentByte и повышение от EOF до unsigned дают одинаковый результат, и, таким образом, они сравниваются равными.