隐式类型转换

目录

 

前言

一、赋值转换

二、运算转换

2.1 - 整型提升

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前言

在 C 语言中，类型转换的方式一般可分为隐式类型转换和显示类型转换（也称为强制类型转换）。其中隐式类型转换由编译器自动进行，不需要程序员干预。

隐式类型转换通常有两种情况：赋值转换和运算转换。

 

一、赋值转换

将一种类型的数据赋值给另外一种类型的变量时，发生隐式类型转换。例如：

double pi = 3.14;
int num = pi;

在对变量赋值时，若等号两边的数据类型不同，需要把右边表达式的类型转换为左边变量的类型，这可能导致数据失真（精度降低），所以隐式类型转换不一定安全。  

 

二、运算转换

C 语言中不同类型的数据需要转换成同一类型，才可以计算。转换规则如下：

• 转换按照数据长度增加的方向进行，以保证精度不降低。比如 int 类型的数据和 double 类型的数据相加时，int 类型的数据就会被隐式地转换成 double 类型，然后再进行运算。

• 如果两种类型的字节数一样，且一种有符号，另一种无符号，则转换成无符号类型。

• char 类型和 short 类型参与运算时，必须先转换成 int 类型（整型提升）。

示例：

#include 

int main()
{
	int num = -1;
	printf("%d\n", sizeof(num));  // 4
	if (num < sizeof(num))
		printf("num < sizeof(num)\n");
	else
		printf("num >= sizeof(num)\n");
	return 0;
}

输出结果：num >= sizeof(num)，这是因为 num 的类型是 int，而 sizeof(num) 的返回值类型是 unsigned int，因此在比较运算中，num 被隐式地转换成了 unsigned int。

 

2.1 - 整型提升

整型提升（integral promotion）是 C 程序设计语言中的一项规定：在表达式计算时，各种整型首先要提升为 int 类型，如果 int 类型不足以表示，则要提升为 unsigned int 类型，然后执行表达式的运算。例如，C 语言标准中仅规定了 char 的长度 <= short 的长度 <= int 的长度，这意味着在 short 与 int 的长度相等的情况下，unsigned short 就无法提升为 int，只能提升为 unsigned int。

整型提升的意义：表达式的整型运算要在 CPU 的相应运算器件内执行，CPU 内整型运算器（ALU）的操作数的字节长度一般就是 int 的字节长度，同时也是 CPU 的通用寄存器的长度。因此，即使两个 char 类型的相加，在 CPU 执行时实际上也要先转换为 CPU 内整型操作数的标准长度。通用 CPU（general-purpose CPU）是难以直接实现两个 8 比特字节直接相加运算（虽然机器指令中可能有这种字节相加指令）。所以，表达式中各种长度小于 int 长度的整型值，都必须先转换为 int 或 unsigned int，然后才能送去 CPU 去执行运算。

注意：整型提升是有符号补符号位，无符号则补 0。

示例一：

#include 

int main()
{
	char a = 3;
	// 00000000 00000000 00000000 00000011（3 的补码）
	// 截断：
	// 00000011（a 的补码）
	char b = 127;
	// 00000000 00000000 00000000 01111111（127 的补码）
	// 截断：
	// 01111111（b 的补码）
	char c = a + b;
	// 表达式计算时，需要进行整型提升，即：
	// 00000000 00000000 00000000 00000011
	// +
	// 00000000 00000000 00000000 01111111 
	// =
	// 00000000 00000000 00000000 10000010
	// 截断：
	// 10000010（c 的补码）
	printf("%d\n", c);
	// %d 是 int 类型数据的占位符，因此要进行提升，即：
	// 11111111 11111111 11111111 10000010
	// 10000000 00000000 00000000 01111110（原码 ==> -126）
	return 0;
}

示例二：

#include 

int main()
{
	char a = 0xb6;  
	short b = 0xb600;
	int c = 0xb6000000;
	if (a == 0xb6)
		printf("a\n");
	if (b == 0xb600)
		printf("b\n");
	if (c == 0xb6000000)
		printf("c\n");
	// char 类型的变量 a 和 short 类型的变量 b 在参与表达式计算时被提升为 int 类型，分别为：
	// 11111111 11111111 11111111 10110110，即 0xffffffb6
	// 11111111 11111111 10110110 00000000，即 0xffffb600
	// int 类型的变量 c 没有进行整型提升，因此输出的结果是 c。
	if (a == 0xffffffb6)
		printf("hehe\n");
	if (b == 0xffffb600)
		printf("haha\n");
	// 输出 hehe 和 haha
	return 0;
}

示例三：

#include 

int main()
{
	char a = 1;
	printf("%zd\n", sizeof(a));  // 1
	printf("%zd\n", sizeof(+a));  // 4
	printf("%zd\n", sizeof(-a));  // 4
	// char 类型的变量 a 作为 +/- 的操作数参与运算时，需要进行整型提升
	return 0;
}