编写安全代码：再论整数类型转换

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作者：[e-mail]
博客：linuxfocus.blog.chinaunix.net 

前几天看C99标准，写了两篇关于整数提升的博文，http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=23629988&do=blog&id=2938697在这篇的评论中，pragma朋友提出了一个问题。经过了重新阅读C99，和别人讨论，外加思考，得到了答案。这再次加深了我对整数提升的理解，所以需要进一步总结一下这个问题。

先看看pragma提出的问题吧。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>


#define PRINT_COMPARE_RESULT(a, b) \
    if (a > b) { \
        printf( #a " > " #b "\n"); \
    } \
    else if (a < b) { \
        printf( #a " < " #b "\n"); \
    } \
    else { \
        printf( #a " = " #b "\n" ); \
    }

int main()
{
    signed   int a = -1;
    unsigned int b = 2;
    signed   short c = -1;
    unsigned short d = 2;

    PRINT_COMPARE_RESULT(a,b);
    PRINT_COMPARE_RESULT(c,d);

    return 0;
}

输出结果为

[root@Lnx99 test]#./a.out
a > b
c < d

为什么将int换为short后，结果就不一样了呢？

在C99标准中算数运算中有两种conversion，一个是integer promotion，另外一个是usual arithmetic conversions。在前面的博文中，我研究的是第二种，并将其理解为integer promotion，其实是不准确的。

下面是C99中关于第一种integer promotion的描述：

If an int can represent all values of the original type, the value is converted to an int; otherwise, it is converted to an unsigned int. These are called the integer promotions. All other types are unchanged by the integer promotions.

——在C99的上下文，这个integer promotion发生在算术运算的时候。

而C99关于usual arithmetic conversions，参加我这篇博文：http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=23629988&do=blog&id=2938697

这样的话，也就是说在算术运算中，会涉及两种integer conversion。上面的测试代码的结果，也是由此而来。

下面开始分析：

对于a和b来说，integer promotion相当于不起作用，所以只进行usual arithmetic conversion，根据规则，将a转为unsigned int，所以a>b。

对于c和d来说，首先integer promotion会起作用，c和d都会转为int型，也就是说相当于int c = -1，int d = 2；然后进行usual arithmetic conversion，因为两者此时都为int型，那么自然结果是c < d了。

现在答案已经清晰了，但是却让我感到一阵阵忐忑，因为这样的整数转换规则太容易让人犯错了。对于我们来说，虽然已经比较明晰两个规则，但是在代码中还是要尽量避免有符号数和无符号数的比较。如果无法避免，为了清楚的表明自己的目的，最好使用强制类型转换。