C语言 — 整形提升

整形提升

什么是整形提升?

在K&R和C89的早期实现中，基于short和char的算术运算陷入两难的困境，因为可能会产生两种不同的结果。因此，在C99中很明

确地定义了整型提升的规则.如果int能够表示原始类型中的所有数值，那么这个数值就被转成int型，否则，它被转成unsigned int

型。这种规则被称为整型提升。所有其它类型都不会被整型提升改变。

为什么需要整形提升？

C的整形算术运算总是至少以缺省类型的精度来进行的，为了获得这个精度，表达式中的字符型和短整型操作数在使用之前被转换

为普通类型，这种转换称为整形提升.

比如： char a,b,c;    a = b + c;

b和c的值被提升为普通整形，然后在执行加法运算. 加法运算的结果将被截短,然后再存储于a中。 这个例子的结果和使用8位运

算的结果是相同的，但是下面这个例子当中，它的结果就不再相同. 这个例子用于计算一系列字符的简单校验和：

a = (~a ^ b << 1) >> 1;

由于存在求补和左移操作，所以8位的精度是不够的. 标准要求进行完整的整形求值,所以对这类表达式的结果，不会存在歧义性.

整型提升的概念容易与普通算术类型转换产生混淆。这两者的区别之一在于后者是在操作数之间类型不一致的情况下发生，最终将

操作数转换为同一类型。而在算术运算这种情景下，即使操作数具有相同的类型，仍有可能发生整型提升。

举个例子，我们来感受一下整形提升:

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

现在看结果

这个就很奇怪了，为什么会输出一个这么大的数字？   char存储不应该就是应该只有8位，最大表示为127.  

我们已经知道了-128的补码序列，现在把它提出来（1000 0000 ），但是你是希望计算机以%u的形式打印出来，所以你要对-128的补码形

式进行扩展(整形提升)，把它扩展成32位，由于扩展是根据你自身的符号位扩展，所以你往它的前面加上24个1。然后%u他只是拿到你的序

列将它打印出来，所以他就打印出来我们刚刚扩展出来的2进制序列，也就是上面的值。   

-128 整形提升后补码形式:

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000

还有这里的%u，我们都应该知道数据在内存中是以补码形式存储的，现在%u输出也就是认为你就是无符号数，所以在%u的角度来

讲，它直接从你的内存中拿出来的就是原码，直接输出内存中拿出来的数据.

这里记住了哈，当你看到下面这些类型 %d %u 或者他们进行算术运算时，就会发生整形提升：

• signed char: -127 -> 127
• unsigned char: 0 -> 255
• signed short: -32767 -> 32767
• unsigned short: 0 -> 65535

• signed int: -2147483647 -> 2147483647

例如：

char a, b, c;

c = a + b;

在上述过程中，尽管两个运算符"+"和"="的操作数全为char型，但在中间计算过程中存在着整型提升：对于表达式a+b ，a、b都是char

型，因此被提升至int型后，执行“+”运算，计算结果(int型)再赋值给c(char型)，又执行了隐式的类型转换换回char.

那么问题来了，为什么要整形提升呢?

通常情况下，在对int类型的数值作运算时，CPU的运算速度是最快的。在x86上，32位算术运算的速度比16位算术运算的速度快一倍。

C语言是一个注重效率的语言，所以它会作整型提升，使得程序的运行速度尽可能地快。因此，你必须记住整型提升规则，以免发生一

些整型溢出的问题。

下面我们再看看几个例子吧:

printf(“sizeof(‘A’) = %d”, sizeof(‘A’));

这个答案为4

具体原因：字符‘A’是int型，不需整型提升，int型占4字节

char a, b;
printf(“sizeof(a+b)=%d”, sizeof(a+b));

这个答案为4

具体原因：a+b是一个算术表达式，a、b均整型提升(int型)，所以占4个字节。

char a, b, c;
printf(“sizeof(c=a+b)=%d”, sizeof(c=a+b));

这个答案是1

原因：表达式c=a+b中，a和b是算术运算，因此整型提升(int型)，计算结果(int型)再赋值给c(char型)，又执行了隐式的类型转换，

所以最终占1字节。