挑战408——组成原理（4）——强制类型转换

本来这部分内容考纲没有明确指出来的，但是往年的试题却是及其热门，可以出选择题，也可以出大题结合寄存器部分的知识考。所以这不仅仅可以看出一个人的语言功底，同时也可以看出对补码反码原码等的熟悉程度。
所以，在学习这个之前最好先回顾一下之前讲的内容，
挑战408——组成原理（2）——二进制数和十六进制数
挑战408——组成原理（3）——原码，补码，反码
好了言归正传，我们先来看看C语言中的基本数据类型（别问我为啥就强调C语言，你学这门课偏硬件）：

基本数据类型

1. 整型（int）：即定点整数，在寄存器中一般用补码表示，其最高位代表符号位，一般是4个字节。具体的位数跟变异平台有关。
2. 无符号整数（unsigned）：无符号，即不考虑数据位，二进制码表示的数就是其值。一般用补码表示。
3. 长整型和短整型（long short）：用补码表示，这只是位数不同罢了（一个长一个短）。
4. 单精度浮点数和双精度浮点数（float double）：就是我们平时说的小数点会移动的小数，前面的32位，后面的是64位。

数据间的保留，当计算记过超出机器所能表示的范围的时候，就会发生“溢出现象”。此时面临一个问题，那么是丢掉前面的N位还是丢掉后面的N位呢？一般我们选择保留后面的N位，丢掉前面的N位，若丢掉后发现不能表示正确的结果，说明产生溢出，还有一种情况就是不受影响了。

十进制转二进制（代码）

在进入正题之前我们先介绍一下十进制跟二进制怎么转换（原谅我是个代码迷，就喜欢验证一下）。代码奉上：

#include 
#include  //引入这个头文件，使用itoa函数，因为这是C语言中的一个古老函数
#include 
using namespace std;
int main() {
	char array[64];
	int number = -4321;
	/*
     *itoa函数原型：char* itoa(int value,char *string,int radix)
	 *用法：将输入的数转换为相应进制的数，radix，对应的进制
	 */
	itoa(number,array,2);
	printf("integer = %d\n string = %s\n", number, array);
	return 0;
}

结果如下：

我用的是C++的环境编写的，有人可能会问，那为什么不用标准的COUT来呢？其实在精准度方面，C语言的printf函数确实是比C++做的好点。不信？那就试试下面这段代码。只是改变了一下输出的方式：

#include 
#include  //引入这个头文件，使用itoa函数，因为这是C语言中的一个古老函数
#include 
using namespace std;
int main() {
	char array[64];
	int number = -4321;
	/*
     *itoa函数，原型：char* itoa(int value,char *string,int radix)
	 *用法：将输入的数转换为相应进制的数，radix，对应的进制
	 */
	itoa(number,array,2);
	cout << "number = " << number << endl;
	for (int i = 0; i < 64; i++)
	{
		cout << array[i];
	}
	return 0;
}

那么会出现什么结果？自己去试试吧，话说到这里。

转换过程

同类型之间的转换

进入正题，先看下面的一段代码：

#include 
#include  
#include 
using namespace std;
int main() {
	short x = -4321;
	unsigned short y = (unsigned short) x;
	printf("x = %d, y = %u\n",x,y);
}

结果如下：

我们前面说过，它们都是在寄存器中以补码的形式存放的，所以，我们把这两个数写成补码的方式（截取后16位）：

我们惊奇的发现，这里的二进制表示居然一模一样。但是结果却不同，原因是X的第一位解释成了符号，而后面的才解释成为真值。（这里不知道有没有较真的人发现，-4321的补码没有错，但是61215的补码总觉得怪怪的？哈，肯定是不记得了正数的反码 = 补码 =原码，负数的才是取反后加一）。
所以，强制类型转换实际上是位值不变，只是改变了解释这些位的方式。

#include 
#include  
#include 
using namespace std;
int main() {
	unsigned short x = 65535;
	short y = (short) x;
	printf("x = %d, y = %u\n",x,y);
}

同理分析这一段代码就一目了然了。

不同字节类型之间的转换

我们知道，不同类型的数据往往其占有的字节大小不一样，比如：

在结合上面的第一次的代码，-4321前面的16位都是1又是为何？不够的数都用1来凑？显然不对。

#include 
#include  
#include 
using namespace std;
int main() {
	int x = 165537, u = -34991;
	short y = (short)x;
	short v = (short)u;
	printf("x = %d, y = %u\n",x,y);
	printf("u = %d, v = %u\n",u,v);
}

当数据太大，用二进制不好表示的时候我们选择用16进制（在之前提到过），分别是0x000286a1，0x86a1，0xffff7751, 0x7751,可以看出大字节转向小字节的转换的规则是：低位直接赋值（赋几位就看你的数据占几位，比如short占2字节，16位，一个16进制数代表4位2进制数），高位直接截断。

那么显然，反过来，小字节转向大字节那就得扩展位数了。比如：

#include 
#include  
#include 
using namespace std;
int main() {
	short x = -4321;
	int y = x;
	unsigned short u = (unsigned short)x;
	unsigned int v = u;
	printf("x = %d, y = %u\n",x,y);
	printf("u = %d, v = %u\n",u,v);
}

输出的数用16进制表示我就不说了，结论：从短字长到长字长的转换，相应的位值不变，向高位补充的数为符号位，所以-4321前面的16位都是1，因为它符号位是负号，如果是正号，那就变成0.

这部分内容考试必考，2分选择题左右。后面刷题的时候回再说。