数据类型转换中存在的问题分析

隐式类型转换（implicit type conversion）

隐式类型转换（implicit type conversion）包括整型提升（integer promotion）和标准算数转换（usual arithmetic conversions）

遵循较大范围优先规则

1. 整型提升（integer promotion）

C语言规定，表达式中各种小于int长度的整型值（signed/unsigned character/short integer），都必须先转换为int或unsigned int，才能送入CPU取执行运算。因为CPU中的整型运算器（ALU）操作数长度是int字节长度，使用的通用寄存器长度也是。

验证

#include <stdio.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char a = 0xb6;short b = 0xb600;int c = 0xb6000000;if (a == 0xb6)printf("a");if (b == 0xb600)printf("b");if (c == 0xb6000000)printf("c");/*最后输出结果为c因为整型提升：a/b整型提升为int类型*/return 0;
}

#include <stdio.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char a = 1;printf("%u", sizeof(a));printf("\n");printf("%u", sizeof(+a));   // 单操作符+，一个主要作用就是“整型提升”/*输出：14*/return 0;
}

2. 标准算数转换（usual arithmetic conversions）

当两个不同的类型操作数进行算数运算时，它们会先转换为一种类型，然后进行计算。转换规则通常是**“较大范围”的类型优先**

#include <stdio.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int a = -5;unsigned int b = 10;int result = a + b; // a会被转成无符号整数，最终的运算会按照无符号整数的规则进行printf("result: %d\n", result);  // 5return 0;
}

这里为什么输出结果是正确的，原因在于：printf的%d格式符，结果被解释为有符号整数，即$(11111111111111111111111111111011{)}_2+(10{)}_{10}$ 解释为有符号整数，这个二进制超出unsigned integer表示范围，解释为负数。

-5的原码	-5的反码	-5的补码
0x0000 0005	0xFFFF FFFA	0xFFFF FFFB

实例： 有符号和无符号混合运算问题

当不同数据类型进行运算时，编译器会根据转换规则进行隐式类型转换（如：整数和浮点数运算），以确保所有操作数的类型一致。

问题描述：

这里涉及到的是符号扩展问题，即当进行类型转换或位操作时，编译器将原数据的符号位（最高位）扩展到更高位。

#include <stdio.h>int main()
{int a = -1;         // 有符号整数 0xFFFF FFFFunsigned int b = 1; // 无符号整数if (a > b){printf("a > b\n");}else{printf("a <= b\n");}/*输出结果：a > b分析：在a,b进行比较时，a发生了隐式类型转换，转换为unsigned integer-1的计算机表示采用补码（整数采用补码表示）：0x1000 0001 // 原码0xFFFF FFFE // 反码0xFFFF FFFF // 补码因此a整型 隐式转换之后的结果为：4,294,967,295*/return 0;
}

解决方案：

#include <stdio.h>int main()
{int a = -1;         // 有符号整数 0xFFFF FFFFunsigned int b = 1; // 无符号整数if (a > (int)b)     // 解决方案{printf("a > b\n");}else{printf("a <= b\n");}/*输出结果：a > b*/return 0;
}

数据类型范围溢出（overflow）

超出了所使用的数据类型所表示的范围，则会出现溢出现象。

整型溢出

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <cmath>int main(int argc, char const *argv[])
{int max_int = INT_MAX;int result = max_int + 2;printf("int max value: %d\n", max_int);printf("result: %d\n", result);/*输出结果：int max value: 2147483647result: -2147483647*/return 0;
}

浮点数溢出

#include <stdio.h>
#include <float.h>
#include <math.h>int main(int argc, char const *argv[])
{float large_float = FLT_MAX;float overflow_result = large_float * 2.0;printf("large_float: %e\n", large_float);printf("overflow result: %e\n", overflow_result);if (overflow_result == INFINITY){printf("result is Infinity\n");}/*输出结果：large_float: 3.402823e+038overflow result: 1.#INF00e+000result is Infinity*/return 0;
}

实例:

#include <stdio.h>int main(int argc, char const *argv[])
{long long_value = 2147483648;int int_value = (int)long_value;printf("%d\n", int_value);return 0;/*输出：-2147483648*/
}

数据截断（data truncation）

数据截断导致精度的损失：当高精度数据类型转成低精度数据类型时，会出现精度损失。例如：小数部分会直接截断

#include <stdio.h>int main(int argc, char const *argv[])
{float hv = 123.456;int lv = (int)hv;printf("%d\n", lv);  // 123return 0;
}

reference

C++/C implicit conversion

integer promotion