操作符中表达式求值（隐式类型转换详解）以及操作符属性

Posted 2021-07-07 小赵小赵福星高照～

表达式求值

文章目录

• 表达式求值
• • 隐式类型转换
  • • 1.整形提升
    • • 整型提升的意义：
    • 2.算术转换
  • 操作符的属性
  • • 一些问题表达式

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。有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换为其他类型。

隐式类型转换

1.整形提升

偷偷的转换的，并不能直观的看到

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。

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。

int main()
{
	char a = 3;
	//00000011
	//00000000000000000000000000000011  a提升后
	char b = 127;
	//01111111
	//00000000000000000000000001111111  b提升后
	char c = a + b;//a和b要发生整形提升
	//00000000000000000000000010000010--相加后
    //存到c里面只能存放8个比特位：
	//10000010-c  c现在要%d整形打印,c要提升
    //c提升后：
    //11111111111111111111111110000010-补码
	//11111111111111111111111110000001
    //10000000000000000000000001111110
    //-126
	printf("%d\\n", c);
	return 0;
}

a和b都不够int大小，所以要进行整形提升，a和b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c中。

如何整形提升？

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：
11111111
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

整形提升的例子：

int main()
{
    char a = 0xb6;//二进制序列：10110110
    short b = 0xb600;//1011011000000000
    int c = 0xb6000000;//10110110000000000000000000000000
    if(a==0xb6)//比较大小也是运算，这里发生整形提升
    printf("a");
    if(b==0xb600)//比较大小也是运算，这里发生整形提升
    printf("b");
    if(c==0xb6000000)//c是整形，不用提升，就可以打印
    printf("c");
	return 0;
}

if判断语句里要进行比较大小运算，a是char类型，b是short类型，所以a和b要进行整形提升，整形提升后发生了改变，c不需要整形提升，所以可以打印

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

sizeof括号中放的表达式是不参与运算的！我们假想c如果进行了运算，推算表达式所产生的类型是什么，发生整形提升，表达式的类型属性为int，所以为4个字节。

2.算术转换

比如一个int和一个long进行运算，那么这个int转换为long进行运算，小的转换成大的进行运算

操作符的属性

表达式的三个影响因素

1. 操作符的优先级

   优先级在相邻两个操作符不一样时，看优先级

2. 操作符的结合性

   在相邻两个操作符一样时，看结合性

3. 是否控制求值顺序。

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。

一些问题表达式

代码1

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

代码1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

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

如果a、b、c、d、e、f是表达式，那么运算顺序不确定就是个大问题了。

代码2

//表达式2
c + --c;

同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

int main()
{
    int i = 10;
    i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
    printf("i = %d\\n", i);
    return 0;
}

这个代码在不同编译器的运行结果是不一样的。

代码4

int fun()
{
  static int count = 1;
  return ++count;
}
int main()
{
  int ret;
  ret = fun() - fun() * fun();
  printf( "%d\\n", ret);//输出多少呢？
  return 0;
}

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 <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    int ret = (++i) + (++i) + (++i);
    printf("%d\\n", ret);
    printf("%d\\n", i);
    return 0;
}
//尝试在linux 环境gcc编译器，VS2019环境下都执行，看结果。

Linux环境下编译结果为10

vs2019环境下编译结果为12