『C语言』隐式类型转换规则

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前言

今天小羊又来给铁汁们分享关于C语言隐式类型转换规则,在C语言中类型转换方式可分为隐式类型转换显式类型转换(强制类型转换),其中隐式类型转换是由编译器自动进行,无需程序员干预,今天小羊课堂说的就是关于隐式类型转换,隐式类型转换分为两种情况:整型提升和算术转换


一、隐式类型转换的规则

在c语言中,自动类型转换遵循以下规则:

  1. 若参与运算量的类型不同,则先转换成同一类型,然后进行运算。
  2. 转换按数据长度增加的方向进行,以保证精度不降低。如int型和long型运算时,先把int量转成long型后再进行运算。
    a、若两种类型的字节数不同,转换成字节数高的类型
    b、若两种类型的字节数相同,且一种有符号,一种无符号,则转换成无符号类型
  3. 所有的浮点运算都是以双精度进行的,即使仅含float单精度量运算的表达式,也要先转换成double型,再作运算。
  4. char型和short型参与运算时,必须先转换成int型。
  5. 在赋值运算中,赋值号两边量的数据类型不同时,赋值号右边量的类型将转换为左边量的类型。如果右边量的数据类型长度比左边长时,将丢失一部分数据,这样会降低精度,丢失的部分按四舍五入向前舍入。

二、整型提升

C的整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的,为了获得这个精度,表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型,这种转换称为整型提升。

原理

有符号补符号位,无符号位无脑补0

1.负数的整型提升

高位补充符号位,即补1

char a=-1;
变量a的二进制位(补码)中只有8个比特位:
11111111
因为char是有符号的char
所以整型提升的时候,补符号位,即补1
提升结果:
11111111 11111111 11111111 11111111

2.正数的整型提升

高位补充符号位,即补0

char a=1;
变量a的二进制位(补码)中只有8个比特位:
00000001
因为char是无符号的char
所以整型提升的时候,补符号位,即补0
提升结果:
00000000 00000000 00000000 00000001

3.无符号的整型提升

无符号整型提升,高位补0(无符号只有正数)


三、整型提升实例

例1:

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a = 5, b = 127;
	char c = a + b;
	int d = a + b;
	printf("c=%dn", c);
	printf("d= %d", d);
	return 0;
}

运行结果:

c=-124
d=132

分析:

char a=5
0000 0101 --> a=5
char b=127
0111 1111 --> b=127
因为参与了运算,并且char类型的精度小于int类型,所以这里进行整型提升:
00000000 00000000 00000000 00000101 --> a=5
00000000 00000000 00000000 01111111 --> b=127
00000000 00000000 00000000 10000100 --> c=132

//1:>

将结果存入类型为char的变量c中,c只能存储8位,所以保留结果最后81000 0100 --> c=132
由于char类型也是有正负的,且计算结果是以补码形式,转化为原码
补码:1000 0100
反码:1000 0011
原码:1111 1100 --> -124
原码值为-124

//2:>

运算还是先整型提升再运算,二进制同上,最后结果存放到int类型的b中,所以直接就是132

例2:

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = 0xb6;
	short b = 0xb600;
	int c = 0xb6000000;
	if (a == 0xb6)
		printf("a");
	if (b == 0xb600)
		printf("b");
	if (c == 0xb6000000)
		printf("c");
	return 0;
}

运行结果:

c

分析:

a=0xb6
整型提升前:10110110 
整型提升后:11111111 11111111 11111111 10110110 可以直接看出这是一个负数的补码
b=0xb600
整型提升前:10110110 00000000
整型提升后:11111111 11111111 10110110 00000000 可以直接看出这也是一个负数的补码
c=0xb6000000
无需整型提升,故结果为真

例3:

#include<stdio.h>
int main()
{
	char c = 1;
	printf("c=%un", sizeof(c));//%u按无符号整形unsigned int打印
	printf("c=%un", sizeof(+c));
	printf("c=%un", sizeof(-c));
	return 0;
}

运行结果:

c=1
c=4
c=4

分析:

sizeof(c),c没有参与运算,故就是求char类型大小
sizeof(+c)sizeof(-c),c参与运算,整型提升为int,故就是求int类型大小

四、算术转移

如果某个操作符的各个操作数属于不同的类型,那么除非其中一个操作数转换为另一个操作数的类型,否则操作就无法进行,下面的寻常算术转换。

//从高到低
long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

注:
如果在同一运算中操作数类型不同,等级低的要往等级高的转换。
算术转换要合理,否则会存在潜在的问题

例1:

float f=3.14;
int num=f;//隐式转换,精度丢失

例2:

#include<stdio.h>
int main()
{
	unsigned char a = 0;
	unsigned char b = 255;
	unsigned char c = 255;
	a = b + c;
	printf("a = %dn", a);
	return 0;
}

运行结果:

a = 254

分析:

b和c的值都需要提升为整型,再执行加法运算

bc:>
整型提升前:11111111
整型提升后:11111111 11111111 11111111 11111111

 11111111 11111111 11111111 11111111 --> b
 11111111 11111111 11111111 11111111 --> c
111111111 11111111 11111111 11111110 --> a
 结果保留最后的811111110 --> 补码
 由于是无符号char类型,那么原反补一样
 原码也是11111110 即为254

总结

发生转换的原因:
硬件:CPU寄存器的比特位是统一的,将内存中的数据放入寄存器中就会发生隐式转换
软件:C语言的操作符对多个操作数进行操作时,必须保证其类型一致


五、操作符的属性

1.操作符

复杂表达式的求值有三个影响的因素。

  1. 操作符的优先级。决定了有多个操作符和多个操作数时,先执行哪部分。
  2. 操作符的结合性。当优先级相同,多个或单个操作符之间从左向右执行还是从右向左执行。
  3. 是否控制求值顺序。特定的某些表达式在进行求值,根据不同的条件产出不同的求值过程。

两个相邻的操作符先执行哪个?取决于他们的优先级。如果两者的优先级相同,取决于他们的结合性。

2.操作符优先级

操作符优先级,从上往下,重点的

操作符 结合性 是否控制求值顺序
() N/A
, L-R
-> L-R
++ L-R
L-R
++ R-L
R-L
* R-L

3.问题表达式

表达式1

a*b + c*d + e*f

注释:代码1在计算的时候,由于乘法的优先级比+的优先级高,只能保证的乘法计算是比+早,但是优先级并不能决定第三个*比第一个+早执行。

所以表达式的计算机顺序就可能是:

a*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f
或者:
a*b
c*d
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f

表达式2

非法表达式1

int main()
{
	int i = 10;
	i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i;
	printf("i = %dn", i);
	return 0;
}

非法表达式2

int fun()
{
     static int count = 1;
     return ++count; }
int main()
{
     int answer;
     answer = fun() - fun() * fun();
     printf( "%dn", answer);//输出多少?
     return 0; }

这两个表达式,铁汁们要好好思考这为什么是非法的,不懂得可以私信小羊哦

总结:

我们写出的表达式如果不能通过操作符的属性确定唯一的计算路径,那这个表达式一定存在问题


好了,今天小羊分享的C语言的隐式类型转换规则就讲到这里了,欢迎大家评论区留言~~

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