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个人专栏：《C语言》《数据结构》《蓝桥杯试题》

每一个不曾起舞的日子，都是对生命的辜负。

目录

前言：

一、隐式类型转换

（一）整型提升的意义

（二）如何进行整型提升呢？

二、算数转换

三、操作符的属性

（一）操作符优先级汇总

（二）一些问题表达式

前言：

本篇文章汇总了在进行表达式求值时一些容易出现错误的点，介绍整型提升的相关内容，并提供操作符优先级汇总表格供大家参考，希望大家多多支持博主创作，博主会持续带来更多优质内容

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GITEE相关代码：fanfei_c的仓库

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一、隐式类型转换

假如有这样一段代码：

char a, b, c;...a = b + c;

计算机是以什么逻辑来进行计算的呢？

实际上，C的整型算术运算总是至少以缺省（默认）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(char)和短整型操作数(short)在使用之前被转换为普通整型(int)，这种转换称为整型提升。

（一）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。

所以上面的代码逻辑为：b和c的值被提升为普通整型，然后再执行加法运算。

加法运算完成之后，结果将被截断，然后再存储于a中。

（二）如何进行整型提升呢？

整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的。

  • 负数的整形提升

char c1 = -1;
变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位：
1111111
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为1
提升之后的结果是：
11111111111111111111111111111111

  • 正数的整形提升

char c2 = 1;
变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位：
00000001
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为0
提升之后的结果是：
00000000000000000000000000000001

  • 无符号整形提升，高位补0

举个栗子：

//实例1int 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;}

答案：c

分析：实例1中的a,b要进行整形提升，但是c不需要整形提升。
a,b整形提升之后,变成了负数，所以表达式 a==0xb6，b==0xb600 的结果是假，但是c不发生整形提升，则表达式 c==0xb6000000 的结果是真。

//实例2int main(){char c = 1;printf("%u\n", sizeof(c));printf("%u\n", sizeof(+c));printf("%u\n", sizeof(-c));return 0;}

答案：1 4 4

分析：实例2中的c只要参与表达式运算，就会发生整形提升，表达式 +c ，就会发生提升，所以 sizeof(+c) 是4个字节。表达式 -c 也会发生整形提升，所以 sizeof(-c) 是4个字节，但是 sizeof(c) ，就是1个字节。

二、算数转换

那么如果表达式的各个操作数属于不同的类型时，又该如何处理呢？

此时就需要将其中一个操作数转换为另一个操作数的类型，否则就无法计算，下面给出操作数类型转换的优先级，该层次体系成为寻常算数转换。

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外一个操作数的类型后执行运算。

警告：
但是算术转换要合理，要不然会有一些潜在的问题，如精度丢失：

float f = 3.14;int num = f;//隐式转换，会有精度丢失

三、操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素：

  • 操作符的优先级
  • 操作符的结合性
  • 是否控制求值顺序

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。

（一）操作符优先级汇总

（二）一些问题表达式

//表达式的求值部分由操作符的优先级决定。//代码1a* b + c * d + e * f

分析：代码在计算的时候，由于*比+的优先级高，只能保证，*的计算是比+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

//代码2c + --c;

分析：同上，操作符的优先级只能决定自减–的运算在+的运算的前面，但是我们并没有办法得
知，+操作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后求值，所以结果是不可预测的，是有歧义
的。

//代码3-非法表达式int main(){int i = 10;i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i;printf("i = %d\n", i);return 0;}

分析：同上，代码3有歧义，此时程序运算的结果就取决于编译器了。

如下图：

//代码4int 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;}

分析：answer = fun() – fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知：先算乘法，
再算减法。但是函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。

//代码5#include int main(){int i = 1;int ret = (++i) + (++i) + (++i);printf("%d\n", ret);printf("%d\n", i);return 0;}

分析：这段代码中的第一个 + 在执行的时候，第三个++是否执行，这个是不确定的，因为依靠操作符的优先级和结合性是无法决定第一个 + 和第三个前置 ++ 的先后顺序。

经过上面的例子，我们可以得出结论：

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，那这个表达式就是存在问题的，此时的结果取决于该编译器是如何编译的。

本篇文章的内容就到这里，为了防止大家以后再遇到类似表达式求值问题时出错，大家可以收藏本篇文章随时查阅操作符优先级与类型转换相关内容