C语言学习--代码分析整形提升过程

Posted 2021-07-25 庸人冲

文章目录

• 整型提升
• 为什么要整形提升
• 整型提升的方式
• 代码分析
• • 例1
  • 例2
  • • 逐步分析

整型提升

在C语言中，各种整形类型的运算要首先提升为int类型，再进行计算。如果接收运算结果的变量为short或者char则会发生数据截断。

为什么要整形提升

因为表达式在的整形运算实在CPU的运算器内执行，CPU整形运算器(ALU)的操作数字节长度一般与int的字节长度一样。
因此，表达式中的char类型和short类型在运算时会被转换为int，这种转换称为整型提升。
同时，在整形提升时，一般会提升为signed int类型，当signed int装不下时，则会提升为unsigned int类型。
比如，在C语言中规定了整形的长度 char≤short≤int，如果unsigned short的长度等于int，则unsigned short会被转换为unsigned int。

整型提升的方式

整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升。

负数的整型提升，高位补符号位1。

char c1 = -1;
// c1 的二进制补码为：
// 1111 1111
// 整型提升，高位补符号位：
// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

正数的整型提升，高位补符号位0。

char c2 = 1;
// c2 的二进制补码为：
// 0000 0001
// 整型提升，高位补符号位：
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

无符号数整型提升，高位补0

//无符号整形提升，高位补0
unsigned char c3 = 1;
// c2 的二进制补码为：
// 0000 0001
// 整型提升，高位补符号位：
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

代码分析

例1

int main()
{
    char a = 3;
    char b = 127;
    char c = a + b;  
    printf("%d\\n",c);  // -126
    return 0;
// b 和 c 运算过程中先被提升为int类型，然后再执行加法运算。
// 加法运算完成后，结果将被截断，然后再存储于a中。
// a + b = 130，对应2进制表示为：
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0010 
// 将值赋值给c，会将溢出的部分截断，得到结果：
// 1000 0010
// char 默认是 signed char ,最高位是符号位，所以此时的c 是负数，并且得到的是补码。
// 以%d格式打印整型，因此c又需要整型提升
// 补码 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0010
// 反码 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0001
// 原码 1000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1110 
// 结果 == -126
}

例2

// 下面代码的执行结果是？
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;
}

逐步分析

1. 首先a，b，c在被赋值时，=后面的值默认为signed int类型；

   所以，0xb6 == 182 == 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011 0110

   a是signed char类型，只有8位，最高位为符号位，因此a在接收值时要发生数据截断；

   得到：

   1011 0110 ，此时的值最高位为1是一个负数值，并且是一个补码，我们将其变成原码；

   a_补 1011 0110
   a_反 1011 0101
   a_原 1100 1010

   所以a == -74

2. b 在被赋值时同理：

   0xb600 == 46592== 0000 0000 0000 0000 1011 0110 0000 0000

   截断:

   b_补 1011 0110 0000 0000

   b_反 1011 0101 1111 1111

   b_原 1100 1010 0000 0000

3. 0xb6000000 == 3053453312 == 01011 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000

   因为是有符号数，但是int类型又没有空间装下这个最高位的0

   因此发生截断，最高位0被丢弃，1作为符号位，此时的值为负数，得到：

   c_补 1011 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000

   c_反 1011 0101 1111 1111 1111 1111 1111 1111

   c_原 1100 1010 0000 0000 0000 0000 0000 0000

   所以在截断后：

   0xb6000000 --> -1241513984 == 1011 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 (补)

   而c同样是unsigned int, 刚好可以放下这32位二进制数，所以：

   c == -1241513984 == 1011 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 (补)

   这里就可以发现c和0xb6000000是相同的。

4. 当算出 a == -74, b == -18944, c == -1241513984后，继续进行条件判断，在if() 判断时，两边a,b 要被整形提示。

   if (a == 0xb6)判断的是:

   a_补 -- 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 0110 (a被整形提升)

   0xb6 -- 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011 0110

   可以看到(a == 0xb6) == false

5. if(b == 0xb600)判断的是:

   b_补 -- 1111 1111 1111 1111 1011 0110 0000 0000 (b被整形提升)

   0xb600 -- 0000 0000 0000 0000 1011 0110 0000 0000

   可以看到(b == 0xb600) == false

6. if(c == 0xb6000000)判断的是：

   c_补 -- 1011 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 (c本身就是int类型)

   0xb6000000 -- 1011 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000

   可以看到(b == 0xb600) == true

因此，第三个if(c == 0xb6000000)被执行，打印输出a。