- 表达式求值
- 1）整型提升（隐式类型转换）
- 1、如何进行整型提升
- 2、整型提升的例子
- 3、一些补充：char取值范围
- 2）算术转换（隐式类型转换）
- 3） *** 作符属性
- 1、 *** 作符的优先级
- 2、一些问题表达式
表达式求值的顺序，一部分是由 *** 作符的优先级和结合性决定的。
同样，有些表达式的 *** 作数在求值的过程中可能需要转换成其它类型。
表达式求值，先看有没有隐式类型转换（整型提升/算数转换），然后再看 *** 作符的优先级和结合性
1）整型提升（隐式类型转换）先来看一段程序：
int main()
{
char a = 3;
char b = 127;
char c = a + b;
printf("%d\n", c); // -126
return 0;
}
相信很多初学者看到此段代码，都会以为程序会输出 130 ，但其实运行发现，正确结果是 -126
为什么呢？这就涉及到下面要讲的隐式类型转换中的整型提升了
C语言的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 char 和短整型 short *** 作数在使用之前被转换成普通整型 int ，这种类型转换称为整型提升。
int 类型是最适应计算机系统架构的整数类型，它具有和 CPU 寄存器相对应的空间大小和位格式。
- 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 *** 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 *** 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（char和short），都必须先转换为int或unsigned int，然后才能送入CPU去执行运算。
在运算中，char 类型和 short 类型都没有达到一个 int 类型的大小，但 CPU 又是以整型 int 的方式来计算的，如果我们能够把长度小于 int 的提升成 int 来计算，这样计算的精度就提高了。
- 截断：
在C语言中进行变量赋值的时候，赋值了超出范围的数据，即将整数存入比它占字节小的变量类型中时，就会发生截断，保留相应的整数二进制序列的低位，其余部分抛弃。
实例：
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。
char a, b, c;
a = b + c;
1、如何进行整型提升
- 负数的整型提升
char a = -128;
负数 -128 在 char 类型的取值范围内，其在内存中的补码形式：
10
10000000 - a（补码）
变量 a 是一个有符号数，最高位为 1 表示负数，所以整型提升的时候，高位补充符号位，即为 1
整型提升之后的结果为：
11111111 11111111 11111111 10000000 - a（补码）
- 正数的整型提升
char a = 1;
正数 1 在 char 类型的取值范围内，其在内存中补码形式：
0000 0001 - a
因为变量 a 是一个有符号数，最高位为 0 表示正数，所以整型提升的时候，高位补充符号位，即为 0
整型提升之后的结果为：
00000000 00000000 00000000 00000001 - a（补码）
- 无符号数整型提升
unsigned char a = 300;
// %u - unsigned int - 按无符号整型数输入或输出数据
//注意：无符号整型数用 %u 打印，否则不会得到正确结果
// %d 表示有符号十进制数的打印
printf("%u", a); //输出 44
正数 300 超过了 char 类型的取值范围，其在内存中的补码形式：
00000000 00000000 00000001 00101100 - 正数300
变量 a 是无符号类型，表示一个正数
而 char 类型占用一个字节，所以 300 存入变量 a 截断保留低8位的二进制数，其余部分抛弃，得到变量 a 的二进制序列（补码）如下：
0010 1100 - a
无符号数整型提升时高位补 0 ，结果为：
00000000 00000000 00000000 00101100 - a（补码）
将补码转换为原码就是十进制的 44
2、整型提升的例子
实例1：
#include运行结果：
-126
实例2：
#include运行结果为：
c
运行结果分析，两种理解的角度：
-
因为变量 a 和 b 没有达到一个 int 的大小，所以在参与表达式
a == 0xb6运算时，被整型提升，生成一个int类型的临时变量与0xb6比较，所以 if 表达式为假，变量 c 不需要整型提升。 -
变量 a 是 char 类型， 0xb6 不在该类型取值范围内，存不下，会被截断，所以变量 a 的大小就不是 0xb6 了，if 表达式为假；变量 b 也一样。
- 补充知识点：如何判断十六进制的正负
把第一个十六进制位转换成 4 个二进制，高位为 1 则为负，为 0 则为正
【首位小于7（即 0~7 ）为正，大于或等于8（即 8~F ） 为负】
如 0xb6 ：第一个十六进制位 b --> 二进制位 1011（所以 0xb6 为负）
实例3：
int main()
{
char c = 1;
//sizeof返回无符号整型数，所以用 %u 打印
printf("%u\n", sizeof(c)); //输出1
printf("%u\n", sizeof(+c)); //输出4
printf("%u\n", sizeof(-c)); //输出4
printf("%u\n", sizeof(!c)); //输出4（gcc编译器下）
return 0;
}
第4个输出语句，VS中可能会输出 1 ，我们以 gcc 编译器为准，更加符合C语言的标准，VS编译器有时候在实现的时候没有尊重C语言的标准
运行结果分析：
没有达到一个 int 类型的大小的变量只要参与表达式运算（但实际本代码
sizeof()中的表达式并没有参与运算，任何一个变量都具有值属性和类型属性，虽然不会真的运算，但是总要得出一个结果吧，所以会推导出来如果参与运算了，它的内存大小是多少），就会发生整型提升，所以代码中+c、-c、!c表达式中的变量 c 都会发生整型提升，sizeof()的结果是 4 个字节
比如：sizeof() 中的表达式是不参与运算的，只会假设运算，s 的值是不会改变的。
#include运行结果：
2
5
3、一些补充：char取值范围
要注意C语言中赋值时超出范围的数据的计算方法
对 char 类型变量赋值最容易超出范围，记得要截断保留低8位哦
signed char 整数取值范围： -128~127【 1000 0000（-128） ~ 0111 1111（127）】
unsigned char 整数取值范围：0~255【 0000 0000（0） ~ 1111 1111（255）】
巧记口诀：
signed/unsigned char 超出范围的数据如果是正数，则减去256；超出范围的数据如果是负数，则加上256。
例：
char a = 200;
printf("%d", a);
输出：200-256 = -56
char a = -129;
printf("%d", a);
输出：-129+256 = 127
char a = -130;
printf("%d", a);
输出：-130+256 = 126
所以：
无论你往 signed char 类型变量里放多大的数字，因为 char 只能存8个比特位，所以变量中截断保留的数值范围始终在-128~127之间
无论你往 unsigned char 类型变量里放多大的数字，因为 char 只能存8个比特位，所以变量中截断保留的数值范围始终在0~255之间
2）算术转换（隐式类型转换）
某个 *** 作符的各个 *** 作数属于不同类型，那么除非其中一个 *** 作数转换成另一个 *** 作数的类型，否则 *** 作无法进行。下面的层次体系称为寻常算数转换。
long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int
如果某个 *** 作数的类型在上面列表中排名较低，首先要转换成另外一个排名高的 *** 作数的类型后，再执行运算。
从列表下到上转换，即字节短的 *** 作数向字节长的转换，字节长度相同，精度低的向精度更高的转换。
int a = 5;
float b = 4.5;
//此时 a 要转换成 float 类型才能跟 b 进行计算
a + b;
3） *** 作符属性
观察下面这个表达式 a + b * 3，没有整型提升，也没有算术转换，那么它的值就会受到 *** 作符属性的影响
int a = 3;
int b = 5;
int c = a + b * 3;
复杂表达式的求值有三个影响因素：
- *** 作符的优先级
- *** 作符的结合性
- 是否控制求值顺序
两个相邻的 *** 作符先执行哪个？取决于他们的优先级。如果两者的优先级相同，取决于他们的结合性。
1、 *** 作符的优先级推荐文章：C语言运算符优先级和结合性一览表
这里重点讲解一下需要注意的一些 *** 作符
rexp：表达式 L-R：从左到右
- 会控制求值顺序的 *** 作符
| *** 作符 | 描述 | 用法示例 | 结果类型 | 结合性 | 是否控制求值顺序 |
|---|---|---|---|---|---|
| && | 逻辑与 | rexp && rexp | rexp | L-R | 是 |
| || | 逻辑或 | rexp || rexp | rexp | L-R | 是 |
| ? : | 条件 *** 作符 | rexp1 ? rexp2 : rexp3 | rexp | N/A | 是 |
| , | 逗号 | rexp , rexp , …… | rexp | L-R | 是 |
逻辑与，当左边表达式为假，右边是真还是假不重要了，因为它整体就为假了，所以右边表达式就不会运算了
所以它会控制求值顺序，让某一个部分会运算，而让某一部分不会去运算了。
条件 *** 作符，表达式1成立，表达式2计算，而表达式3就不会计算了。
逗号 *** 作符，整个表达式从左到右都会依次计算，但真正起到作用的，是最后一个表达式。
2、一些问题表达式
学习完上面的表达式求值顺序后，是不是只要写出一个表达式，我们就能求出它的值呢？来看下面的例子
代码1：
a*b + c*d + e*f
表达式在计算的时候，由于
*比+的优先级高，只能保证*的计算比+早，但优先级并不能决定第三个*和第一个+的计算先后顺序，优先级和结合性只有在相邻 *** 作符间才有意义。
它的求值顺序是哪一种呢，这个？
还是这个？
好像两种都没有问题，都有理由说得通，但没有办法确定唯一的计算路径
所以，在写代码的过程中，一定要避免写出这种有歧义的代码，可以把它拆分写成三个语句，然后再相加，这样计算顺序就是可控的
代码2：
c + --c;
*** 作符的优先级只能决定
--的运算在+的前面，但我们不能确定+*** 作符的左 *** 作数的值是在--c之前准备好的，还是--c之后准备好的。这也是一个有歧义的表达式。
注意：
以上两个有歧义的表达式，在不同的编译器中会产生不同的结果，为了避免这种情况发生，我们在写代码的时候，我们不要把多个步骤写在一个表达式中，按照你自己的想要实现的计算顺序，一步一步拆开来写，算出每一步的结果，再参与到整个表达式中计算。
代码3：
int fun()
{
static int count = 1;
return ++count;
}
int main()
{
int answer;
answer = fun() - fun() * fun();
//大多数编译器上输出 -10
printf( "%d\n", answer);
return 0;
}
通过 *** 作符的优先级知道，先算乘法
*，再算减法-，但函数的调用顺序无法通过 *** 作符的优先级确定。所以这个代码依旧存在一些问题。
函数的调用顺序到底是哪一种呢？
是这种？
还是这种？
代码4：
int main()
{
int i = 1;
int ret = (++i) + (++i) + (++i);
printf("%d\n", ret);
printf("%d\n", i);
return 0;
}
通过 *** 作符优先级知道，
++的运算在+的前面，但无法确定第三个++和第一个+的计算先后顺序
VS编译环境中，先依次计算三个 ++i 算出 i 的值为 4 ，然后再算加法 + ，得出 12
开启调试，打开调试 - 窗口 - 反汇编，查看汇编代码，执行过程一目了然
Linux环境 gcc 编译器，先依次计算第一个和第二个 ++i 算出 i 的值为 3，然后计算第一个 + ，得出 3 + 3 = 6，然后再计算第三个 ++i 算出 i 的值为 4，然后计算第二个 + ，得出 6 + 4 = 10
总结：
我们写出的表达式如果不能通过 *** 作符的属性确定唯一的计算路径，那这个表达式就是存在问题的。
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