C语言整型提升

原创已于 2023-10-14 20:39:11 修改 · 166 阅读

2 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#c语言

于 2023-10-14 14:52:35 首次发布

C语言在进行整型运算时，会将字符和短整型提升为int型进行计算，确保运算精度。整型提升包括正数、负数的提升，以及涉及两个char型相加的情况。在提升过程中，会考虑数据的补码表示，对于正数和负数，高位会补充符号位。例如，两个char型相加时，会先进行整型提升再进行加法运算。

1. 概念

C语言的整型算术运算总是至少以缺省（可理解为默认）整型类型的精度进行计算。

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（在进行算术运算之前）被转换为普通整型（int型），这种转换成为整型提升。

2. 意义

表达式的整型运算在CPU相应运算器件内执行，CPU内整型运算器的操作数的字节长度一般就是int的字节长度，在CPU执行时实际上要先转换为CPU整型操作数的标准长度。

举例来说：即使两个char型数据的相加，在CPU执行时实际上也要先转化为CPU内整型操作数的标准长度。

所以，当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，然后再送去CPU中执行运算。

3. 数据以补码的形式存储

整数的二进制表示形式有三种：
原码、反码、补码
原码：直接通过正负形式写出的二进制序列；
反码：原码符号位(最高位表示符号位，正数为0，负数为1)不变，其他位按位取反；
补码：反码+1

正整数的原、反、补码相同（下面以5为例）
负整数的原、反、补码需要计算

以int a = 5为例
原码：00000000 00000000 00000000 00000101
反码：00000000 00000000 00000000 00000101
补码：00000000 00000000 00000000 00000101
内存中存储形式是0x00 00 00 05

以int b = -10为例
原码：10000000 00000000 00000000 00001010
反码：11111111 11111111 11111111 11110101
补码：11111111 11111111 11111111 11110110
内存中存储形式是0xff ff ff f6

4. 如何整型提升

(1) 正数的整型提升

以char c1 = 1;为例
00000000 00000000 00000000 00000001 （int型）
但如果c1以char类型存储，只有8个bit，需要截断
00000001（实际内存中的c1）

整型提升（存储的是00000001，有符号char型，默认最高的0是符号位，高位补符号位）
00000000 00000000 00000000 00000001

(2) 负数的整型提升

以char c2 = -1; 为例
10000000 00000000 00000000 00000001 - 原码
11111111 11111111 11111111 11111110 - 反码
11111111 11111111 11111111 11111111 - 补码
11111111（实际内存中的c2）

整型提升（存储的是11111111，有符号char型，默认最高的1是符号位，高位补符号位）
11111111 11111111 11111111 11111111

(3)两个char型相加

示例：

char a = 5;
char b = 126;
char c = a + b;
printf("%d\n", c);
//打印：-125

00000000 00000000 00000000 00000101
00000101 – a
00000000 00000000 00000000 01111110
01111110 - b

先整型提升，再相加
00000000 00000000 00000000 00000101 - a
00000000 00000000 00000000 01111110 - b
00000000 00000000 00000000 10000011 - c
10000011 - c（实际内存中的c）

以有符号整型形式打印c，需整型提升
11111111 11111111 11111111 10000011 - 补码
11111111 11111111 11111111 10000010 - 反码
10000000 00000000 00000000 01111101 - 原码(-125)