题目

请写出下面程序在32/64位机器上的输出结果
编译器：GCC

#include<sdtio.h>  

int main(void)
{
    unsigned char a = 0xa5;
    printf("%d\n",~a);
    char b = ~a;
    printf("%d\n",b);
    unsigned char c = ~a;
    printf("%d\n",c);

    return 0;
}  

解答:

char型数据占一个字节，故
(a)0xa5 = 1010 0101 = 165
但是~a并不是a直观的取反，在32位或int长度为4的64位系统中，char和unsigned char 都是按照32位（4字节）取反的，所以这样一来
(~a) = ~(0x000000a5) = 0xffffff5a//这点可以按照%x格式打印~a验证
按照%d输出的话，最高位会当成符号位
所以0xffffff5a先取反得到(符号位除外)
0x000000a5,然后+1得到//补码与原码的相互转化规则：除符号位外取反再+1
0x000000a6 = 166
符号为负，所以第一条打印信息为-166

解释完第一条打印信息，后两个就好解释了，因为先将~a存入到了char或unsigned char型中，~a取反后的高位被抛弃，所以直接得到0x5a，即90

更进一步

将下面代码反汇编，查看取反操作是否是上面的说法：按照32位取反

#include<stdio.h>
int main(void)
{
    unsigned char a = 0xa5;
    printf("%d\n",~a);

    return 0;
}

#gcc test.c -o -g test 
#objdump -S test > test.debug
#cat test.debug
...
00000000004004c4 <main>:
#include<stdio.h>
int main(void)
{
  4004c4:    55                       push   %rbp
  4004c5:    48 89 e5                 mov    %rsp,%rbp
  4004c8:    48 83 ec 10              sub    $0x10,%rsp
    unsigned char a = 0xa5;
  4004cc:    c6 45 ff a5              movb   $0xa5,-0x1(%rbp)
    printf("%d\n",~a);
  4004d0:    0f b6 45 ff              movzbl -0x1(%rbp),%eax
  4004d4:    89 c2                    mov    %eax,%edx
  4004d6:    f7 d2                    not    %edx
  4004d8:    b8 f8 05 40 00           mov    $0x4005f8,%eax
  4004dd:    89 d6                    mov    %edx,%esi
  4004df:    48 89 c7                 mov    %rax,%rdi
  4004e2:    b8 00 00 00 00           mov    $0x0,%eax
  4004e7:    e8 cc fe ff ff           callq  4003b8 <printf@plt>

    return 0;
  4004ec:    b8 00 00 00 00           mov    $0x0,%eax
}
...

可以看到指令”not %edx”是直接按照32位进行取反的
如果对程序进行-O2优化编译的话，就看得更直观

#gcc -O2 test.c -g -o test-O2
#objdump -S test-O2 >test-O2.debug
#cat test-O2.debug
...
00000000004004d0 <main>:
#include<stdio.h>
int main(void)
{
  4004d0:       48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
       unsigned char a = 0xa5;
     printf("%d\n",~a);
  4004d4:       be 5a ff ff ff          mov    $0xffffff5a,%esi
  4004d9:       bf e8 05 40 00          mov    $0x4005e8,%edi
  4004de:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  4004e0:       e8 d3 fe ff ff          callq  4003b8 <printf@plt>

     return 0;
}
...

可以看到程序直接将0xffffff5a赋给esi寄存器了

我本子相关信息

#uname -r
2.6.32-358.el6.x86_64
#gcc -v
gcc version 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-3) (GCC)