【C语言】类型转换和优先级

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一、隐式类型转换

• C语言的整型算术运算总是至少以 整型类型的精度 来进行的
• 为了获取这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为整型，这种转换称为 整型提升，针对的是类型小于整型。例如：char、short

举个例子：

#include 
int main()
{
	char a = 3;
	char b = 127;
	char c = a + b;

	printf("c = %d\n", c);
	return 0;
}

由于c要以整型类型输出，因此根据整型提升，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为整型，也就是说，a + b这个表达式在计算中，不会直接拿char类型的a和char类型的b进行计算，而是把a和b提升为整型，然后再相加，最后再截断。

二、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，表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int，然后才能送入CPU去执行运算。

三、如何进行整型提升

整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的。
注意：如果是无符号（unsigned int）整型提升，高位补0

就拿开头的例子来演示：

3.1 例1

#include 
int main()
{
	char a = 3;
	char b = 127;
	char c = a + b;

	printf("c = %d\n", c);
	return 0;
}

【程序结果】

【解释如下】

3.2 例2

#include 
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;
}

因为a和b的类型都是小于int类型的，所以它们都会发生整型提升。对于a，它的二进制序列为：10110110，对于b，它的二进制序列为1011011000000000。然而它们的符号位都是1，所以补的都是1，最后肯定不一样，而c的类型就是int，不需要整型提升，所以最后会打印c。

3.3 例3

#include 
int main()
{
	char a = 1;
	// %u - 打印无符号整数
	printf("%u\n", sizeof(a));
	printf("%u\n", sizeof(+a));
	printf("%u\n", sizeof(-a));
	
	return 0;
}

首先第一个是计算char类型所占用空间的字节数，毫无疑问就是1。第二个和第三个都要进行整型提升，因为+和-是操作符，所以+a和-a都是表达式。只要参与表达式计算，就要发生整型提升。提升为int类型，而int类型就是4个字。因此最后打印的结果是1 4 4

四、补充知识：char

• 有符号的char的取值范围是：-128~127（一般常用的都是有符号的char）
  
• 无符号的char的取值范围是：0~255
  

五、算术转换

• 小于整型会发生整型提升，而大于等于整型的则会发生算术转换。
• long double、double、float、unsigned long int、long int、unsigned int、int，如果某个操作数的类型在上面的排名中较低的话，首先要转换为另一个操作数的类型后执行运算。一般都是讲低类型转化为高类型

例如：

int a = 3;
float b = 3.14;
//要计算a + b
a + b;

a是int，b是float，它们的类型都大于等于整型，所以在计算的时候，由于a的层级比b低，所以需要把a的类型向float转换。

注意：算术转换需要合理，要不然会又一些潜在的问题。就比如：

float a = 3.14；

int b = a;

float类型要赋给int类型，如果不强制类型转换，也是会发生隐式转换，但是会有精度丢失，且编辑器会报警，但不会报错。

六、操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素

1. 操作符的优先级
2. 操作符的结合性
3. 是否控制求值顺序。

6.1 操作符的优先级

6.2 运算法则

• 两个相邻的操作符先执行哪个？取决于它们的优先级
• 如果两者的优先级相同，取决于他们的结合性（匹配规则）

例如：

#include 
int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 4;
	int d = a * 4 + b / 3 + c;
	printf("d = %d\n", d);

	return 0;
}

从左往右看，*与+是相邻的，根据优先级先算*，接着再看+和/，根据优先级先算/，最后再算+。