C语言表达式中的类型隐式转换

从一个程序的Bug说起
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先看下面一段程序,这段程序摘自《C 专家编程》:

#include <stdio.h>
int array[] = {23,34,12,17,204,99,16};
#define TOTAL_ELEMENTS (sizeof(array)/sizeof(array[0]))

int main(void)
{
    int d=-1,x;
    /*........*/

    if(d <= TOTALTOTAL_ELEMENTS - 2)
        x = array[d+1];
    /*........*/
    return 0;
}

如果是有这样一段程序的话,你永远无法知道x的值到底是多少,因为这句赋值语句x=array[d+1];根本不会执行。原因在哪?经过调试发现程序执行到if语句进行判断完之后,直接跳过下面一条语句的执行。下面来分析一下原因,因为sizeof求算类型大小时的返回值是unsigned int类型,而d是signed int,if语句测试两者大小,d会自动升级为unsigned int,-1转换为unsigned int是一个很大的正整数,所以表达式的值永远为假,因此后面的赋值语句永远不会执行。这里面就是类型转换带来的bug,如果稍不注意,则可能对整个工程或者项目造成无法预测的后果,而这个bug是很难直接调试能够调试得出来的。

表达式中的类型转换

类型转化包括强制类型转化和隐式转换,这里所谈的都是隐式转换。先来了解一下传统C(K&R C)中隐式类型转换的规则:

首先任何char、short int类型的操作数都会被转换成int类型,任何float类型都会被转换为double型。如果一个操作数是double型,那么另外一个操作数也被转换为double,计算结果也是double;如果一个操作数是long型,那么另外一个操作数也被转换为long型,计算结果也是long;如果一个操作数是unsigned,那么另外一个操作数也被转换为unsigned,计算结果为unsigned。

而在新的标准中却作了一些修改:

1. 整型升级:所有的char,short int和位段都会首先自动转换成int或者unsigned int。如果int能够表示源类型的所有值,那么就转换为int,否则转换为unsigned int。

2. 在计算表达式的值时,通常首先会将低类型(能够表示的数据范围小的数据类型)转换为高类型,再参与计算。但是这里要注意的一点是,如果表达式中存在float型,则不一定会被转换为double型,然后再进行计算。如有下面这段代码:

float f1,f2;
double d;
f1 = d*f2;

如果采用单精度进行计算的话,最后结果同双精度计算结果相同,那么对f2可能不进行转换。这一点和传统C是不同的,但是目前很少有编译器(VC就不支持)支持这点。

当表达式中存在无符号和有符号类型的操作数时,如果一个操作数是unsigned long int,那么另一个操作数也被转换为 unsigned long int;如果一个操作数是long int,另一个操作数是unsigned int。如果long int能够表达unsigned int的表示范围,则另一个操作数被转换为long int;否则两个操作数都被转换为unsigned long int;如果一个操作数是unsigned int,另一个操作数是int,那么另一个操作数被转换为unsigned int。

下面看一个例子:

假设int是16位,long int是32位。

那么对于-1L < 1U,因为-1L是signed long int型的,而1U是unsigned int型,由于signe long int能够完全表示unsigned int的范围,所以1U被转换为signed long int;

对于-1L>1UL,因为-1L是signed long int型的,而1UL是unsigned long int型,则-1L被转换为unsigned long int。

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