C语言操作符深度解析（六）

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已于 2025-01-09 20:06:29 修改

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分类专栏： C语言文章标签： c语言开发语言

于 2024-05-06 14:56:54 首次发布

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本文详细解释了C语言中表达式求值的过程，重点讨论了整型提升机制，以及不同类型和操作符之间的算术转换规则，指出了一些可能导致不确定性和潜在风险的复杂表达式示例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

表达式求值

1.1整型提升

C语⾔中整型算术运算总是⾄少以缺省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。

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)的操作数的字节⻓度⼀般就是int的字节⻓度，同时也是CPU的通⽤寄存器的⻓度。

        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⻓度。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，表达式中各种⻓度可能⼩于int⻓度的整型值，都必须先转换为 int unsignedint，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。

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

1.2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⼀个操作数的类型，否则操作就⽆法进⾏。下⾯的层次体系称为寻常算术转换。

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。

1.3问题表达式解析

1.3.1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。

所以表达式的计算机顺序就可能是：

a*b

c*d

a*b + c*d

e*f

a*b + c*d + e*f

或者：

a*b

c*d

e*f

a*b + c*d

a*b + c*d + e*f

1.3.2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在右操作数之前还是之后求值，所以结果是不可预测的，是有歧义的。

1.3.3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

1.3.4表达式4

#include <stdio.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。

1.3.5表达式5:

//表达式5 

#include <stdio.h>

int main()
{
     int i = 1;
     int ret = (++i) + (++i) + (++i);
     printf("%d\n", ret);
     printf("%d\n", i);
     return 0;
}

//尝试在linux 环境gcc编译器，VS2013环境下都执⾏，看结果。

gcc编译器执⾏结果：