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[C++知识库]c语言表达式求值

目录

表达式求值的顺序一部分是由操作符的优先级和结合性决定。

同样,有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换为其他类型。

1.隐式类型转换

C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,表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型,这种转换称为整型提升.

    1. 整型提升的意义
    2. 如何进行整体提升
1.1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。

1.2如何进行整型提升?

整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升到,

即:

对于负数:最高位符号位为1,整型提升的时候,高位补充符号位1

对于正数:最高位符号位为0,整型提升的时候,高位补充符号位0

若为无符号数:整型提升的时候,高位补充符号位0

对于负数整型提升:
char a=-1;
变量a的二进制位(补码)中有8个比特位:10000001
整型提升后:11111111 11111111 11111111 10000001

对于正数整型提升:
char a=1;
变量a的二进制位(补码)中有8个比特位:00000001
整型提升后:00000000 00000000 00000000 00000001

//实例1
int main()
{
char a=3;     
    //00000011-a    1byte-8bit
char b=127;
    //01111111-b    1byte-8bit
    
    //a和b都是char类型,自身大小都是1byte,所以要进行整型提升
    //b和c的值被提升为普通整形,然后再执行加法运算,计算机以补码进行运算。
    //a,b都为正数,原码反码补码相同
    //00000000 00000000 00000000 00000011-a
    //00000000 00000000 00000000 01111111-b
    //00000000 00000000 00000000 10000010-c
        
   //加法运算完成后,结果将被截断,然后再存储于c中,
   char c=a+b;   
    
    //10000010-c
    //以%d的形式打印,进行整形提升。
    //11111111 11111111 11111111 10000010  补码
    //11111111 11111111 11111111 10000001  反码
    //10000000 00000000 00000000 11111110  原码
    //-126
    
    printf("%d\n",c);         
    return 0;
}
//实例2
int main()
{
    char c=1;
    printf("%u\n",sizeof(c));  //1
    printf("%u\n",sizeof(+c)); //4
    printf("%u\n",sizeof(!c)); //4
}

该实例中,只要c参与表达式运算,就会进行整型提升,(+c),(-c)经过+,-符号的运算,就会进行整型提升为int,经过操作符sizeof以后的答案为4,而sizeof?,c并没有参与表达式运算,所以就还是一个字节。

2.算数转换

如果某个操作符的各个操作数属于不同的类型,那么除非其中一个操作数的转换为另一个操作数的类 型,否则操作就无法进行。

下面的层次体系称为寻常算术转换:

long double

double

float

unsigned long int

long int 

unsigned int

int

如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名较低,那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算。

int main()
{
   int a=4;
    float f=4.5f;
    float r=a+f;   //4.0+4.5
    return 0;
}
//警告: 但是算术转换要合理,要不然会有一些潜在的问题。 

float f = 3.14; 

int num = f;    // 3
                //隐式转换,会有精度丢失 

3.操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素。

  1. 操作符的优先级
  2. 操作符的结合性
  3. 是否控制求值顺序

两个相邻的操作符先执行哪个?取决于他们的优先级。如果优先级相同,取决于他们的结合性。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

问题代码示例:

//代码1
int fun()
{
     static int count = 1;
     return ++count; 
}
int main()
{
     int answer;
     answer = fun() - fun() * fun();
     printf( "%d\n", answer);//输出多少?
     return 0; 
}

虽然在大多数的编译器上求得结果都是相同的,但是这个代码还是有问题的。

上述代码 answer = fun() - fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知:先算乘法,再算减法。

但是函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定,不同的函数调用顺序会有不同的结果。

//示例2
int main()
{
    int a=1;
    int d=(++a)+(++a)+(++a);
    printf("%d\n",d);
    return 0;
}

在不同的编译器下,可能会有不同的运行结果。

该示例和示例1代码类似,并不能确定代码中几个++运算符的先后运算顺序,不同的运算顺序会带来不同的结果。

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