C语言之整型提升

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1 有可能出现的问题

代码如下

#include <stdio.h>

int main ()
{
  int a = -1;
  unsigned int b = 1;
  if (a < b) {
    printf("a < b");
  } else {
    printf("a >= b");
  }
  
  
  return 0;
}

运行结果

2 产生以上问题的原因（整型提升）

在表达式计算时，各种整型首先要提升为int类型，如果int类型不足以表示则要提升为unsigned int类型；然后执行表达式的运算。

**为什么要使用整型提升：**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)的操作数的字节长度一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。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长度。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，然后才能送入CPU去执行运算。简单来说就是为了在计算中有更快的速度。

3 整型提升的过程

1. 有符号整数的整型提升：高位补充符号位

char var1 = -1；

负数在内存中以补码的形式存储，且char类型占一个字节，即8bit

故变量 var1 的二进制补码为1111   1111

整型提升之后，高位补充符号位1，int为32bit提升后为1111    1111    1111    1111    1111    1111    1111    1111

char var1 = 1；

正数的补码和原码相同，同理可得变量var1的二进制补码为 0000  0001

整型提升之后，高位补充符号位0，提升后为0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0001

2. 无符号整数的整型提升：高位补0即可

4 整型提升示例

基础知识： 补码的编码规则是:符号位0表示正,1表示负,正数的补码等于原码,负数的补码等于反码末位加1。

#include <stdio.h>

/*
思路：
  a补码：1111  1111
  b补码：1100  0111
  整型提升后(按照32bit)：
  a补码：1111  1111    1111  1111    1111  1111    1111  1111   
  b补码：1111  1111    1111  1111    1111  1111    1100  0111
  相加之后  ==  (a + b)补码
         1111  1111    1111  1111    1111  1111    1100  0110
  转化为原码后
         1000  0000    0000  0000    0000  0000    0011  101058
  最终打印的值为 -58
  
 */
int main() {
  char a = -1;
  char b = 199;
  char c = a + b;
  printf("%d", c);
  return 0;
  
}

5 总结

在C语言中，当表达式中包含不及int大小的变量时，编译器会自动将其提升为整型，因此需要特别注意这种情况。