【表达式求值】整型提升和算术转换

1. 整型提升

C语言中整型算术运算总是至少以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。（若类型 < 整型类型，则该类型提升为int或者unsigned int）

1.1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类型的字节长度，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（即4字节）。

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。

实例1:

char a,b,c;

...

a = b + c;

b和c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a中。

1.2如何进行整体提升呢？

1. 有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
2. 无符号整数提升，高位补0

//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：
1111111
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

2. 算术转换

       如果某个操作符的各个操作数属于不同的类型，那么除非其中一个操作数的转换为另以个操作数的类型，否则操作就无法进行。下面的层次体系称为寻常算术转换。

//操作类型若不同，采用从下至上的   小类型—>大类型：

long double

double

float

unsigned long int

long int

unsigned int

int

如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名靠后，那么首先要转换为另外⼀个操作数的类型后执行运算。

如：

char —> double分两步：

1. char—>int
2. int —>double

3. 问题表达式解析

3.1 表达式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

       表达式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。

所以表达式的计算顺序有两种：

第一种：

1. a*b
2. c*d
3. a*b + c*d
4. e*f
5. a*b + c*d + e*f

第二种：

1. a*b
2. c*d
3. e*f
4. a*b + c*d
5. a*b + c*d + e*f

        对于这种代码，容易产生错误。所以，在我们自己写的时候，可以加上（）来确定顺序，这样就是唯一计算顺序了。

3.2 表达式2

//表达式2

c + --c;

同上，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是在右操作数之前还是之后求值（即不知道第一个c是--之后的值还是之前的值）所以结果是不可预测的，是有歧义的。

3.3 表达式3

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

表达式3在不同编译器中测试结果：非法表达式程序的结果

3.4 表达式4

#include <sdtio.h>
int fun()
{
  static int count = 1;
  return ++count;
}
int main()
{
  int answer;
  answer = fun() - fun() * fun();
  printf("%d\n", answer); //输出多少？
  return 0;
}

这个代码有没有实际的问题？有问题！

虽然在大多数的编译器上求得结果都是相同的。

但是上述代码 answer = fun() - fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知：先

算乘法，再算减法。

函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。

4. 操作符属性

总结：

即使有了操作符的优先级和结合性，我们写出的表达式依然有可能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潜在风险的，建议不要写出特别复杂的表达式。

只有一点小小归纳，希望能帮到大家！

如果大家发现知识点错误的话，请帮忙指出，十分感谢！！

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