无符号字符类型的负数

Negative numbers of type unsigned char

本文关键字：类型 字符 无符号      更新时间：2023-10-16

我从头开始实现 2D 相关代码，我有一个简单的 3x3 图像矩阵，类型为无符号字符： 

 unsigned char Image = [184   0   35
                        48   107  193
                        29   166  32]

我的关联内核

             Kernel = [-1 0 1]

现在，当我执行相关时，第一行的结果在数学上是 -149，但打印的结果是 107（2 的补码）。

unsigned char res = -1.F *(Kernel[i-1]) + (Kernel[i+1]);

这不是一个错误吗？如何将结果保存为 -149 但类型仍保留为无符号字符？我知道我的问题可能不合适，因为无符号字符的范围是 0 到 255，但我想确定我是否遗漏了什么。我也知道负数被转换为 2 的补码。
顺便说一句，这不是任何家庭作业，我只是从图像处理的角度研究C/C++。

如何将结果保存为 -149 但类型仍保留为无符号字符？

别这样。使用有符号整数类型。

如果增加的内存使用量不是问题，请使用int。
如果做不到这一点，请使用 short .

在范围 [0 max] 的图像上计算梯度 [-X 0 X] 时，结果在范围 [-X max， X max] 范围内。根据您的需求和约束，有不同的方法可以处理它：

  1. 如果您没有内存问题，则可以增加编码（字节 -> 短，短 -> int）。
  2. 如果你感兴趣，但梯度强度而不是它的符号，你首先应用一个绝对值以获得新的结果范围[0，X*max]，然后你去应用第三个解决方案
    3. 您拉伸
  3. 结果以适合所需的范围，这意味着您应用直方图拉伸（线性函数）：[-X 最大值，X最大值] -> [0 最大值]。不幸的是，此解决方案会失去很多精度。以您为例，此解决方案会损失一半的精度（从 [-255， 255）] 到 [0， 255]），除非您之前应用点 2。

现在，当我执行相关时，第一行的结果在数学上是 -149，但打印的结果是 107（2 的补码）。 这不是一个错误吗？

unsigned char res = -1.F *(Kernel[i-1]) + (Kernel[i+1]);

在无符号变量（如 res）中保存负值不会更改res的类型。 这是永远unsigned char. 负值通过反复添加/（或减去）UCHAR_MAX + 1 （256） 进行转换，直到它在 unsigned char 范围内或在这种情况下：107 .

若要保存负值并保留res中的负值，请使用满足范围要求的有符号类型：

Type          Range of Type 
signed char   at least [-127 to 127]      Varies by platform
signed short  at least [-32767 to 32767]  Varies by platform
int8_t        exactly  [-128 to 127]
int16_t       exactly  [-32768 to 32767]
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