c - c编译器如何处理无符号和有符号整数？为什么无符号和有符号算术运算的汇编代码相同？

Question

我正在读这本书:CS-APPe2。 C 有 unsigned 和 signed int 类型，在大多数体系结构中使用二进制补码算法来实现有符号值；但是学习了一些汇编代码后，我发现很少有指令区分unsigned和signed。所以我的问题是:

1. 编译器有责任区分带符号的和 未签名？如果是，它是如何做到的？

2. 谁实现二进制补码算法 - CPU 还是编译器？

添加更多信息:

再学了一些指令，其实也有一些是区分signed和unsigned的，比如setg,seta等。此外，CF 和 OF 分别适用于无符号和。但是大多数整数算术指令将无符号和有符号视为相同，例如

int s = a + b

和

unsigned s = a + b

生成相同的指令。

那么在执行ADD s d时，CPU应该将s&d视为无符号的还是有符号的呢？或者它是无关紧要的，因为两个结果的位模式相同，编译器的任务是将底层位模式结果转换为无符号或有符号？

P.S 我正在使用 x86 和 gcc

Answer 1

在许多情况下，有符号和无符号操作在机器级别上没有区别，只是位模式的解释问题。例如考虑以下 4 位字操作:

Binary Add  Unsigned   2's comp
----------  --------   --------
  0011          3         3
+ 1011       + 11       - 5
-------     --------   --------
  1110         14        -2  
-------     --------   --------

有符号和无符号运算的二进制模式相同。请注意，减法只是负值的加法。执行 SUB 运算时，右侧操作数是二进制补码(反转位和递增)然后相加(负责的 ALU 电路是一个加法器)；不是在您理解的指令级别，而是在逻辑级别，尽管可以在没有 SUB 指令的情况下实现机器并且仍然执行减法，尽管是在两条指令而不是一条指令中。

根据类型的不同，有些操作确实需要不同的指令，一般而言，编译器有责任生成适当的代码 - 架构变化可能适用。