C语言表达式求值、隐式类型转换、算数转换

---

前言

• C语言表达式求值、隐式类型转换、算数转换等介绍

---

一、表达式求值

• 表达式求值的顺序一部分是由操作符的优先级和结合性决定的。

1. 表达式求值由操作符优先级决定
2. • 优先级讨论的是相邻操作符

#include 
int main()
{
	int a = 3 + 5 / 6;
	// 此处表达式的值由操作符的优先级决定
	// 除号 的优先级高于 加号， 同时加号的优先级高于 赋值。
	// 因此他的执行顺序为: 5 / 6 ----->  3 + 0 ------> a = 3
	// 表达式的结果为3
	printf("%d", a); // 3
 	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

3. 表达式求值由操作符结合性决定

• 当操作符的优先级相同时，按照操作符的结合性决定执行顺序。

#include 
int main()
{
	int a = 3 + 5 + 3;
	// 此时，优先级相同，加号 的结合性时从左向右
	// 所以此时程序的执行顺序为 3 + 5 ----> 8 + 3 结果为11
	printf("%d", a);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

同样，有些表达式的操作数在求值过程中可能需要转换为其他类型。

二、隐式类型转换

• C的整型算数运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行。
• 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，这种转换成为整型提升。
• 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的通用寄存器长度。
• 因此，即使两个 char 类型相加，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由这种字节相加指令）。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去执行计算。
  整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
无符号整型提升，高位补零
有符号整型提升，高位补符号位，负数则反码补 1，正数则反码补0

#include 
int main()
{
	char a = 5;
	char b = 126;

	// 字符在内存中存储的是ASCII值，本质上属于整型运算
	// 要在CPU的运算器内运算， 小于 int 类型的必须先转换为 int 类型在进行运算

	// 5 的二进制 00000000000000000000000000000101
	// char a 的二进制，他只有 1 个字节，8 个比特位
	// 00000101 ----- a
	// 
	//126 的二进制 00000000000000000000000001111110
	// char b 的二进制
	// 01111110 ---- b
	//
	// 参与运算时，不足整型精度的要进行整型提升
	//
	// a 转换位 int 类型，进行整型提升 
	// char 为有符号类型，所以整型提升是，高位补符号位，即补0
	// 00000000000000000000000000000101
	//
	// 整型提升转换为int，高位补0
	// 00000000000000000000000001111110
	// 相加
	// 00000000000000000000000010000011
	// char c 只能放8个比特位
	// 10000011 ----- c

	// 打印整型时，进行整型提升,符号位为 1，高位补1
	// 11111111111111111111111110000011 ---- 补码
	// 11111111111111111111111110000010 ---- 反码
	// 10000000000000000000000001111101 ---- 原码 -----> -125

	char c = a + b;
	printf("%d", c); // -125

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

• 字符在内存中存储的是ASCII值，本质上属于整型运算
• 要在CPU的运算器内运算， 小于 int 类型的必须先转换为 int 类型在进行运算

小案例

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"); // c

	// 程序的结果只打印 c
	// a == 0xb6 和 b == 0xb600 也是表达式
	// 在表达式运算时，shor char 类型需要整型提升
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

• 整型提升会变为4个字节。
• 整型提升参与运算，表达式的结果也是4个字节。

#include 
int main()
{
	char c = 1;
	printf("%u\n", sizeof(c));// 1
	printf("%u\n", sizeof(+c)); // 4
	printf("%u\n", sizeof(-c)); // 4
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

三、算数转换

• 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零一操作数的类型，否则操作就无法进行，下面的层次体系成为寻常算数转换。

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这个列表中，排名较低，那么首先要转换为另一个操作数的类型后执行运算。
• 算数转换要合理，否则会有一些潜在问题。
• 问题表达式 ---- 无法确定唯一的计算路径
• • a * b + c * d + e * f
• • c + --c

---

总结

C语言表达式求值、隐式类型转换、算数转换以及一些问题表达式等的简单介绍。