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整型提升

整型提升是指将较小的整数类型转换为较大的整数类型的过程。举个例子，如果有一个int类型的变量和一个char类型的变量进行加法运算时，char类型的变量会被提升为int类型再进行运算。这是因为int类型大于char类型，这样提升能有效避免精度的丢失。

整型提升的规则：

有符号整数提升按照数据类型的符号位来提升，提升时补符号位

无符号整数提升，高位直接补0

下面举两个整型提升的例子

例题1

//有符号整型提升
//负数整型提升
char a = -1;
内存中存储：11111111（8位）
整型提升后：11111111111111111111111111111111（32位）
//正数整型提升
char a = 1;
内存中存储：00000001（8位）
整型提升后：00000000000000000000000000000001（32位）
//无符号整型提升
unsigned char a = -1;
内存中存储：11111111（8位）
整型提升后：00000000000000000000000011111111（32位）
unsigned char a = 1;
内存中存储：00000001（8位）
整型提升后：00000000000000000000000000000001（32位）

现在我们来看一道例题

#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = -1;
  signed char b = -1;
  unsigned char c = -1;
  printf("%d %d %d\n", a, b, c);
  return 0;
}

问：求以上程序的输出结果？

先看a再打印出来之前经历的转换

a
原码：10000001
反码：11111110
补码：11111111
打印时整型提升（补符号位，这时符号位为1）：
11111111111111111111111111111111（此时这个二进制再计算机内存中，为补码）
打印原码：10000000000000000000000000000001
打印结果为：-1

由于signed char == char，所以b打印的结果也为-1

再来看c

c
原码：10000001
反码：11111110
补码：11111111（-1会先被转化成补码赋给无符号的c）
打印时整型提升（无符号位提升，直接补0）：
00000000000000000000000011111111（此时这个二进制再计算机内存中，为补码）
打印原码：00000000000000000000000011111111（无符号数原码和补码相等）
打印结果为：255

讲到这里，刚刚的题也给大家解释清楚了，现在想再补充一个内容，以char举例，竟然char的范围是-128~127/0~255，那么用二进制码表示的位置是怎样的呢？这里展示一个图解，能极大的帮助大家理解这个问题。

以上两张图，外圈是存储再计算机中的补码表示形式，内圈是对应类型原码所表示的十进制数值，此图用以表示有符号和无符号对应的数字存储形式，其实不但应用于char类型，同样也适用于int，long，longlong等类型。

这里还要注明一点，char类型中10000000中按照常理来说表示的应该是-0才对，但是再计算机编译环境中的规定，表示的是-128，不只是char，int，long等其他类型也是如此。所以，再有符号类型中，负数最小值的绝对值一般比正数的最大值大1。

下面再来看例题二，一下就简单多了

例题2

#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = -128;
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

问：以上代码打印结果？

对于-128，计算机中放入的对应值在上图中已经显而易见，10000000，而%u则表示打印无符号的整型，在-128的整型提升中，10000000，变成了11111111 11111111 11111111 10000000（有符号数整型提升补符号位），在打印无符号数的时候结果为4294967168。

例题3

#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = 128;
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

问：以上代码的打印结果？

可以注意到128已经超出了char能存储的范围，但是这个程序硬是将这样一个值放入其中的化，那么128会转化成补码10000000，放入a，那a的补码10000000解读过来又是什么呢？是-128，所以这是和例题二便重合了，打印结果依然是 4294967168。

例题4

#include <stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char a[1000];
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    a[i] = -1 - i;
  }
  printf("%d\n", strlen(a));
  return 0;
}

问：以上代码的打印结果？

我们之前已经介绍过了char类型数据在内存中的存储，题目代码中，是由-1逐渐存到-1000，那在内存中便是-1，-2，-3。。。-127，-128，127，126，125。。。3，2，1，0，-1，-2。。。

以以上这种方式存储在内存中，并且存储的数字是一个完美的闭环，在打印字符串长度的过程中，我们知道strlen计算的截止标志是'\0'，那么strlen最后计算的便是-1，-2，-3。。。-127，-128，127，126，125。。。3，2，1这之间数字的个数了，程序最终运行打印得255。

如果不了解strlen和字符串函数，我的上一篇博客有详细讲到大家可以参考（链接如下）：

字符串函数-C语言-CSDN博客

例题5

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
  for (int i = 0; i <= 255; i++) {
    printf("Hello world!");
  }
  return 0;
}

问：以上代码输出结果？

由于unsigned char类型最大值也无法超过255，所以此程序会循环打印Hello world！

例题6

#include <stdio.h>
int main()
{
  int a[4] = { 1,2,3,4 };
  int* ptr1 = (int*)(&a + 1);
  int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);
  printf("%x,%x\n", ptr1[-1], *ptr2);
  return 0;
}

问：以上代码输出结果？

&a取出整个数组的地址，加一个1跳过一个数组指向末尾，在打印ptr1[-1]时相当于*（ptr1 - 1），所以前一个打印的值是4

第二个指针在初始化的时候转成了整型，加一再解引用相当于往后移了一个字节，最后转成int*类型指针最后打印结果为0x02000000

浮点数在内存中的存储

再以一道题引入

#include <stdio.h>
int main()
{
  int n = 9;
  float* pFloat = (float*)&n;
  printf("n的值为：%d\n", n);
  printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
  *pFloat = 9.0;
  printf("num的值为：%d\n", n);
  printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
  return 0;
}

问：以上代码输出结果？

先把答案给大家，看看大家是否能理解

n的值为：9
*pFloat的值为：0.000000
num的值为：1091567616
*pFloat的值为：9.000000

相信第二行和第三行的结果会与本来所想的结果不同吧

具体原因还是要来了解一下浮点数再内存中的存储

浮点数在内存中的存储遵循IEEE754标准，是目前最广泛使用的浮点数表示方法

任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：

V=(-1)^S*M*2^E

其中：(-1)^S表示符号位，S=0时V为正数；S=1时V为负数

M表示有效数字，M大于等于1，小于2

2 ^E表示指数位

单精度浮点数，也就是float：有一个符号位，8个指数位以及23位尾数位

双精度浮点数，也就是double：有一个符号位，11位指数位以及52位尾数位

拿5.0来举例：

十进制的5.0，写成二进制为101.0，相当于1.01*2^2。

可以得到S=0,M=1.01,E=2。在计算机保存M时，默认第一位总是1，因此可以被舍去，只保留后面的部分。在保存1.01的时候，在计算机中保存的数为01，在读取时，在加上之前省略的1，变回1.01，再将剩下的用0填充。因此M在储存1.01时，便为01000000000000000000000（23位）

再来看E，E作为一个无符号整数，再E为8位时，取值范围是0~255；如果为11位，则取值为0~2047，但是在实际运用的过程中，也常常会碰到指数为负的情况，这怎么办呢？据此，IEEE754规定，存入内存时在指数位E之间加一个中间数，对于八位的E，这个中间数为127；而对于11位的E，这个数为1023，指数位存入的数据便是（八位：127+E）（十一位：1023+E）所以就可以据此来表示指数位的正负了。

最终5.0在计算机中存储的数据为：

0 10000001 01000000000000000000000

从内存中读取浮点数

在读取浮点数的过程中，根据数值E的不同，可以分以下三类情况

E不全为0或一

这样的指数值代表了有效的浮点数。在解析中，指数值会见去中间量，得到最终的指数值。

对语32位float类型浮点数，中间值为127，如刚才存入的E：10000001，最终指数值为（129-128=2）对于64位的double也是同理。

E全为0

这种情况下，浮点数表示出来的是一种极其小的数值，浮点数小于等于10^-127/10^-1023，这时，返回浮点数时M便不在第一位补1，而是直接还原为0.000.....的小数

E全为1

这时表示浮点数是一个无穷大的数，符号位决定了是正无穷还是负无穷

最后，在来看看之前的那道题

#include <stdio.h>
int main()
{
  int n = 9;
  float* pFloat = (float*)&n;
  printf("n的值为：%d\n", n);
  printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
  *pFloat = 9.0;
  printf("num的值为：%d\n", n);
  printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
  return 0;
}

9以整型形式存储的过程中，得到的二进制为：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

将此数以浮点数形式读出，会发现E全为0，是上方提到的情况，所以小数就为0.000000

而浮点数9.0，为二进制1001.0，转换成存入计算机中的形式1.001*2^3，S=0，E=127+3=130，M为00100000000000000000000，所以二进制表示式为

0 10000010 00100000000000000000000

将此数转化成整型打印出来便是 1091567616了。

博主的话

一篇博客写下来真的耗时耗力，本来想着上午快快肝完，这一写就是将近一整天┭┮﹏┭┮，如果感觉本篇博客对你有帮助的话，还请留个小赞，放个收藏，点个关注再走啊！如果本博客有任何错误和不完善还请各位大佬再评论区指正，那就先到这里了，下篇博客再见。比

数据在内存中的存储2

整型提升

例题1

例题2

例题3

例题4

例题5

例题6

浮点数在内存中的存储

从内存中读取浮点数

E不全为0或一

E全为0

E全为1

博主的话

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