『C语言初阶』第八章 -隐式类型转换规则

前言

今天小羊又来给铁汁们分享关于C语言的隐式类型转换规则，在C语言中类型转换方式可分为隐式类型转换和显式类型转换(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。

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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。

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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）

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三、整型提升实例

例1：

#include 
int main()
{
	char a = 5, b = 127;
	char c = a + b;
	int d = a + b;
	printf("c=%d\n", 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8位
1000 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

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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;
}

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

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例3：

#include
int main()
{
	char c = 1;
	printf("c=%u\n", sizeof(c));//%u按无符号整形unsigned int打印
	printf("c=%u\n", sizeof(+c));
	printf("c=%u\n", 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

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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

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例2：

#include
int main()
{
	unsigned char a = 0;
	unsigned char b = 255;
	unsigned char c = 255;
	a = b + c;
	printf("a = %d\n", 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

b\c:>
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8位
 11111110 --> 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

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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

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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	否
,	L-R	否
->	L-R	否
++	L-R	否
–	L-R	否
++	R-L	否
–	R-L	否
*	R-L	否

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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

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表达式2

非法表达式1

int main()
{
	int i = 10;
	i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i;
	printf("i = %d\n", 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( "%d\n", 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

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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~~