“C”中的算数转换

写在前面：本来因为一个朋友问我为什么可以给unsigned int赋值负数，我打算写一篇关于解释unsigned的文章。但是写的过程中发现有很多地方需要涉及其他的知识点，特别是关于整型提升和算数转换。所以就翻了一下之前看过的书，做了一个总结，感觉自己又学到了不少。由于我不是写教科书，有些用语和描述难免不够准确。另外，由于本人能力有限，有错之处在所难免，希望各位看到此文的朋友如果发现有什么错误请留言指正，或发邮件交流。

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2. 算数转换

2.1 什么是算数转换

   许多操作数类型为算数类型的双目运算符会引发转化，并以类似的方式产生结果类型。他的目的是产生一个普通类型，同时也是运算结果的类型。这个模式称为“寻常算数转换”。

                                                    ——ANSI C手册

2.2 如何进行转换

    当执行算数运算时，操作数的类型如果不同，就会发生转换。 数据类型一般朝着浮点精度更高、长度更长的方向转换 。整型数如果转换为signed不会丢失信息，就转换为signed，否则就转换为unsigned。 这个称为值保留（value preserving）原则，与K&R C所采用的无符号保留（unsigned preserving）原则不同。

无符号保留：就是当一个无符号类型与int或更小的整形混合使用时结果类型是无符号类型。（忘了这个吧，我们以ANSI C为准）

值保留：结果可能是有符号数，也可能是无符号数，取决于操作数类型的相对大小。

也许你读了上面的解释还不清楚，那么我来给你解释下：、

    当两个类型长度不同时，短的类型根据自己是signed还是unsigned进行位扩展，然后按较长的类型解释signed或unsigned（类似类型提升）。有人会问为什么得到这个结论，因为短类型向长类型扩展肯定不会丢失信息，可以按照unsigned解释，而长类型按什么解释取决于他自身，如果长类型本身为unsigned，那解释为signed肯定要丢失信息，所以以长类型为准解释signed或者unsigned。

说明：虽然32位下long和int都是4个字节，但是int要向long转（可以当做long比int长）。

当两个类型相同，signed类型不同时（比如int和unsigned int），按照unsigned解释（即都转为unsigned）。这又是为什么呢？因为两个同为类型相同，unsigned的转为signed肯定要丢失高位信息。

说明：这里不包括char，unsigned char,short,unsigned short，因为这些在一起会发生整形提升（扩展后，解释为signed int）。

2.3 什么情况下执行算数转换，什么情况下执行整形提升 

     当有char、short int或者int型位段（无论signed或unsigned）参与的表达式，先对其进行整型提升，提升后若有int（signed或unsigned）或long等更长的类型，在按照算数转换进行转换。否则直接进行算数转换。（float类似）

2.4 实例分析

(1) int a = -1;

   unsigned int b = 1;

   printf("%d", a > b);//输出1

分析：算数转换，同类型，都转为unsigned int，再来比较。a转化为无符号数后就是0xFFFFFFFF，肯定大于b

(2) char a = -1;

   unsigned char b = 1;

   printf("%d", a > b);//输出0

分析：整形提升，参看上一节分析。

(3) int a = -1;

   unsigned char b = -1;

   printf("%d\n", a < b);//输出是1

分析：类型提升，b扩展为0x000000FF,解释为int为255，当然大于-1了。

(4) char a = -1;

   unsigned int b = -1;

   printf("%d\n", a == b);//输出1

分析：整形提升+算数转换，首先a为0xFF，按照signed扩展为0xFFFFFFFF,解释为int，之后int和unsigned int比较算数转换为unsigned int解释。a，b都为0xFFFFFFFF对应的无符号int，所以相等。其实将b改为int类型，输出一样为1，以为这时只发生了整形提升，提升后两个0FFFFFFFF都解释为int类型（-1）,所以相等。b改为unsigned long long呢？还是输出1，先发生整形提升，a提升为int，在算数转换——a由int扩张为8字节，并解释成unsigned long long（0XFFFFFFFFFFFFFFFF），和b相同。

 

下面是来自网上的一个总结，其实经过这两节的讨论，基本不需要这样去记了，我们可以简单的概括为：有小整形的先提升，signed不同则转换。

无符号int与有符号int比较大小，转化为无符号int来比较

int类型与非无符号int的类型比较时，非无符号int的类型转化为int来比较

无符号int类型与其他类型如unsigned short，signed short，unsigned char, char 比较时，其他类型一律转化为无符号int类型来比较

非无符号int类型和非int类型如unsigned short，signed short，unsigned char, char 比较时，一律转化为int类型来比较