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在一個表達式中，凡是可以使用int或unsigned int類型做右值的地方也都可以使用有符號或無符號的char型、short型和Bit-field。如果原始類型的取值范圍都能用int型表示，則其類型被提升為int，如果原始類型的取值范圍用int型表示不了，則提升為unsigned int型，這稱為Integer Promotion。做Integer Promotion只影響上述幾種類型的值，對其它類型無影響。C99規定Integer Promotion適用于以下幾種情況：

1、如果一個函數的形參類型未知，例如使用了Old Style C風格的函數聲明（詳見第?2?節 “自定義函數”），或者函數的參數列表中有...，那么調用函數時要對相應的實參做Integer Promotion，此外，相應的實參如果是float型的也要被提升為double型，這條規則稱為Default Argument Promotion。我們知道printf的參數列表中有...，除了第一個形參之外，其它形參的類型都是未知的，比如有這樣的代碼：

char ch = 'A'; printf("%c", ch);

ch要被提升為int型之后再傳給printf。

2、算術運算中的類型轉換。有符號或無符號的char型、short型和Bit-field在做算術運算之前首先要做Integer Promotion，然后才能參與計算。例如：

unsigned char c1 = 255, c2 = 2; int n = c1 + c2;

計算表達式c1 + c2的過程其實是先把c1和c2提升為int型然后再相加（unsigned char的取值范圍是0~255，完全可以用int表示，所以提升為int就可以了，不需要提升為unsigned int），整個表達式的值也是int型，最后的結果是257。假如沒有這個提升的過程，c1 + c2就溢出了，溢出會得到什么結果是Undefined，在大多數平臺上會把進位截掉，得到的結果應該是1。

除了+號之外還有哪些運算符在計算之前需要做Integer Promotion呢？我們在下一小節先介紹Usual Arithmetic Conversion規則，然后再解答這個問題。

3.2.?Usual Arithmetic Conversion?請點評

兩個算術類型的操作數做算術運算，比如a + b，如果兩邊操作數的類型不同，編譯器會自動做類型轉換，使兩邊類型相同之后才做運算，這稱為Usual Arithmetic Conversion。轉換規則如下：

如果有一邊的類型是long double，則把另一邊也轉成long double。

否則，如果有一邊的類型是double，則把另一邊也轉成double。

否則，如果有一邊的類型是float，則把另一邊也轉成float。

否則，兩邊應該都是整型，首先按上一小節講過的規則對a和b做Integer Promotion，然后如果類型仍不相同，則需要繼續轉換。首先我們規定char、short、int、long、long long的轉換級別（Integer Conversion Rank）一個比一個高，同一類型的有符號和無符號數具有相同的Rank。轉換規則如下：

如果兩邊都是有符號數，或者都是無符號數，那么較低Rank的類型轉換成較高Rank的類型。例如unsigned int和unsigned long做算術運算時都轉成unsigned long。

否則，如果一邊是無符號數另一邊是有符號數，無符號數的Rank不低于有符號數的Rank，則把有符號數轉成另一邊的無符號類型。例如unsigned long和int做算術運算時都轉成unsigned long，unsigned long和long做算術運算時也都轉成unsigned long。

剩下的情況是：一邊有符號另一邊無符號，并且無符號數的Rank低于有符號數的Rank。這時又分為兩種情況，如果這個有符號數類型能夠覆蓋這個無符號數類型的取值范圍，則把無符號數轉成另一邊的有符號類型。例如遵循LP64的平臺上unsigned int和long在做算術運算時都轉成long。

否則，也就是這個有符號數類型不足以覆蓋這個無符號數類型的取值范圍，則把兩邊都轉成有符號數的Rank對應的無符號類型。例如在遵循ILP32的平臺上unsigned int和long在做算術運算時都轉成unsigned long。

unsigned int 如果轉為long，因為在x86下，long和unsigned int 的字長一樣，而unsigned int的范圍要大于long，所以都要轉為unsigned long

可見有符號和無符號整數的轉換規則是十分復雜的，雖然這是有明確規定的，不屬于陰暗角落，但為了程序的可讀性不應該依賴這些規則來寫代碼。我講這些規則，不是為了讓你用，而是為了讓你了解有符號數和無符號數混用會非常麻煩，從而避免觸及這些規則，并且在程序出錯時記得往這上面找原因。所以這些規則不需要牢記，但要知道有這么回事，以便在用到的時候能找到我書上的這一段。

到目前為止我們學過的+ - * / % > < >= <= == !=運算符都需要做Usual Arithmetic Conversion，因為都要求兩邊操作數的類型一致，在下一章會介紹幾種新的運算符也需要做Usual Arithmetic Conversion。單目運算符+ - ~只有一個操作數，移位運算符<< >>兩邊的操作數類型不要求一致，這些運算不需要做Usual Arithmetic Conversion，但也需要做Integer Promotion，運算符~ << >>將在下一章介紹。

3.3.?由賦值產生的類型轉換?請點評

如果賦值或初始化時等號兩邊的類型不相同，則編譯器會把等號右邊的類型轉換成等號左邊的類型再做賦值。例如int c = 3.14;，編譯器會把右邊的double型轉成int型再賦給變量c。

我們知道，函數調用傳參的過程相當于定義形參并且用實參對其做初始化，函數返回的過程相當于定義一個臨時變量并且用return的表達式對其做初始化，所以由賦值產生的類型轉換也適用于這兩種情況。例如一個函數的原型是int foo(int, int);，則調用foo(3.1, 4.2)時會自動把兩個double型的實參轉成int型賦給形參，如果這個函數定義中有返回語句return 1.2;，則返回值1.2會自動轉成int型再返回。

在函數調用和返回過程中發生的類型轉換往往容易被忽視，因為函數原型和函數調用并沒有寫在一起。例如char c = getchar();，看到這一句往往會想當然地認為getchar的返回值是char型，而事實上getchar的返回值是int型，這樣賦值會引起類型轉換，可能產生Bug，我們在第?2.5?節 “以字節為單位的I/O函數”詳細討論這個問題。

3.4.?強制類型轉換?請點評

以上三種情況通稱為隱式類型轉換（Implicit Conversion，或者叫Coercion），編譯器根據它自己的一套規則將一種類型自動轉換成另一種類型。除此之外，程序員也可以通過類型轉換運算符（Cast Operator）自己規定某個表達式要轉換成何種類型，這稱為顯式類型轉換（Explicit Conversion）或強制類型轉換（Type Cast）。例如計算表達式(double)3 + i，首先將整數3強制轉換成double型（值為3.0），然后和整型變量i相加，這時適用Usual Arithmetic Conversion規則，首先把i也轉成double型，然后兩者相加，最后整個表達式也是double型的。這里的(double)就是一個類型轉換運算符，這種運算符由一個類型名套()括號組成，屬于單目運算符，后面的3是這個運算符的操作數。注意操作數的類型必須是標量類型，轉換之后的類型必須是標量類型或者void型。

3.5.?編譯器如何處理類型轉換?請點評

以上幾小節介紹了哪些情況下會發生類型轉換，并且明確了每種情況下會把什么類型轉成什么類型，本節介紹編譯器如何處理任意兩種類型之間的轉換。現在要把一個M位的類型（值為X）轉換成一個N位的類型，所有可能的情況如下表所示。

表?15.3.?如何做類型轉換

待轉換的類型 M > N的情況 M == N的情況 M < N的情況

signed integer to signed integer	如果X在目標類型的取值范圍內則值不變，否則Implementation-defined	值不變	值不變
unsigned integer to signed integer	如果X在目標類型的取值范圍內則值不變，否則Implementation-defined	如果X在目標類型的取值范圍內則值不變，否則Implementation-defined	值不變
signed integer to unsigned integer	X % 2N	X % 2N	X % 2N
unsigned integer to unsigned integer	X % 2N	值不變	值不變
floating-point to signed or unsigned integer	Truncate toward Zero，如果X的整數部分超出目標類型的取值范圍則Undefined
signed or unsigned integer to floating-point	如果X在目標類型的取值范圍內則值不變，但有可能損失精度，如果X超出目標類型的取值范圍則Undefined
floating-point to floating-point	如果X在目標類型的取值范圍內則值不變，但有可能損失精度，如果X超出目標類型的取值范圍則Undefined	值不變	值不變

注意上表中的“X % 2^N”，我想表達的意思是“把X加上或者減去2^N的整數倍，使結果落入[0, 2^N-1]的范圍內”，當X是負數時運算結果也得是正數，即運算結果和除數同號而不是和被除數同號，這不同于C語言%運算的定義。寫程序時不要故意用上表中的規則，尤其不要觸碰Implementation-defined和Undefined的情況，但程序出錯時可以借助上表分析錯誤原因。

下面舉幾個例子說明上表的用法。比如把double型轉換成short型，對應表中的“floating-point to signed or unsigned integer”，如果原值在(-32769.0, 32768.0)之間則截掉小數部分得到轉換結果，否則產生溢出，結果是Undefined，例如對于short s = 32768.4;這個語句gcc會報警告。

比如把int型轉換成unsigned short型，對應表中的“signed integer to unsigned integer”，如果原值是正的，則把它除以2¹⁶取模，其實就是取它的低16位，如果原值是負的，則加上2¹⁶的整數倍，使結果落在[0, 65535]之間。

比如把int類型轉換成short類型，對應表中的“signed integer to signed integer”，如果原值在[-32768, 32767]之間則值不變，否則產生溢出，結果是Implementation-defined，例如對于short s = -32769;這個語句gcc會報警告。

最后一個例子，把short型轉換成int型，對應表中的“signed integer to signed integer”，轉換之后應該值不變。那怎么維持值不變呢？是不是在高位補16個0就行了呢？如果原值是-1，十六進制表示就是ffff，要轉成int型的-1需要變成ffffffff，因此需要在高位補16個1而不是16個0。換句話說，要維持值不變，在高位補1還是補0取決于原來的符號位，這稱為符號擴展（Sign Extension）。

?? ?unsigned char a = 0xa5;
?? ?unsigned char b = ~a>>4+1;
?? ?unsigned char c = 4,e = 1;


?? ?unsigned char d = ~a>>c+e;
?? ?unsigned char f = ~a ;
?? ?cout<<sizeof(a)<<" " <<sizeof(a+c)<<" "<<sizeof(~a)<<endl;
???
?? ?printf("%x %x %x %x\n",a,b,d,f);

output:

1 4 4
a5 fa fa 5a

總結

以上是生活随笔為你收集整理的c类型转换的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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