1. 物理结构

??了解变量的隐式类型转换对变量存储的理解有极大的帮助。
??首先要说明的是，为什么C语言在编译时会存在Type Conversion这个bug（我之所以称其为bug，是因为如果我们忽略了它的存在，我们所存储的数据也许就不是我们所需要的，造成一系列的连锁反应和不可预知的结果）。
??计算机在执行两个数的算术运算时，操作数通常必须具有相同的大小(相同的位数)并以相同的方式存储。计算机可以直接将两个16位整数相加，但不能将一个16位整数和一个32位整数或一个32位整数和一个32位浮点数相加。这个怎么理解？在CPU中有一个被称为ALU（算术逻辑单元）的东西，当这个玩意儿被施加一定的控制信号，就可以分别实现加减乘除、与或非等算数和逻辑的操作。如果给ALU施加一个加法的信号，ALU就变成了一个加法器（下图是一个四位并行加法器），实现对两个二进制的bit位相加的操作。可以看到，加法器每个单元都对应着二进制两个bit位相加，如果一个数A是二位（如10），另一个数B是四位（1100），那么A₄、A₃最高位应该怎么处理呢，是高电平？还是低电平？亦或是悬空（TTL悬空相当于高电平）？显然这里给低电平(低电平用0表示，高电平用1表示)合适。可是一个有符号 char 型变量(-1 补码为 1111 1111)和一个有符号 short 型变量 (-1 补码为 1111 1111 1111 1111)相加，若 char 和 short 不相交的位都给低电平，即 char 的 -1 变为默认变为(0000 0000 1111 1111)则结果为 (1111 1110 1111 1110)，这是一个补码，转化为原码的结果是 (1000 0001 0000 0010)，即 -258 。这个数与实际的计算结果 -2 大相径庭。这里要注意的是，char的 -1 转变是由物理的电路结构决定的，但是我们可以人为的设计电路使得char的高位填充仍然满足计算的正确。我们不讨论这个电路时如何实现的，只需关注在C语言语法的层面上会有哪些规定。
在这里插入图片描述

2. 代码剖析

我们先来看一段代码：
在这里插入图片描述
??定义 a 为无符号16bit 的 short型变量，并存上1111 1111 1111 1111 ；定义b为无符号char型，存上数值1（0000 0001）。当 a + b 发生后，按照上述所说的，b 会变为 0000 0000 0000 0001，则 a + b 的结果为0000 0000 0000 0000 显然这是c的结果。但当我们用u%打印 a + b 时发现，它的结果对应的二进制数为1 0000 0000 0000 0000，显然进位被存了下来。这说明 a + b 在运算的时候，似乎不仅仅是以 16bit 的方式运算，而是以一个更高的位数 —— int （8byte - 32bit），这一过程俗称整型提升(integer promotions)，int 类型成为了C语言中运算的最小单元(这是C99的标准)。在C89中还是integral promotions：
integral promotions
以上截图来自《C Programming _ A Modern Approach》by K.N.KING.

3. 规则引入

3.1 变量类型的转换

??变量类型的转换意味着变量的存储空间发生了变化，当两个不同类型的变量（bit位数大于等于int32位）在发生相互作用时(加减乘除、比较、赋值等)，遵循这样一个原则：
在这里插入图片描述

3.2 变量数值的转换

??正如第一节中引入的 -1 (short和char) 在进行整型提升时，若要保证运算结果的正确，仍然需要规定一些原则。
??首先需要明确的是，变量在内存中以二进制补码的形式进行存储、运算，这样的好处是加法和减法的运算只需用加法器就可以实现了。补码的形式为：

int a = -10;
//二进制的原码，若为有符号(signed)负整数，则最高位符号位填1；有符号正整数，最高位为0；其余位按数的二进制表示
//无符号(unsighed)的整数，因为只能表示正值，每个bit位按照二进制位表示就行了。
// a 的原码为 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

// 二进制的反码，若为有符号(signed)负整数，符号位保持不变，其余位取反；有符号正整数，保持不变。
//无符号(unsighed)的整数保持不变。即正整数的反码和原码相同
// a 的反码为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

//二进制的补码，若为有符号(signed)负整数，符号位保持不变，其余位加 1 ；同样正整数的补码保持不变。
//总结就是正整数的原码、反码、补码相同。
// a 的补码为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

??原码到补码的运算遵循上诉规则(参考操作符的细节（！~）加深理解)，补码到原码的运算仍然可以采用相同的方式（补码取反 + 1 ，或者补码 -1 再取反，unsigned 符号位不变）
??对于int类型变量有32bit，可以表达2³²种可能，那么对于unsigned int 可以表达的数值范围就是0 ~ 2³²-1 ；对于signed int 为-2³¹ ~ 2³¹-1。unsigned int 在存满了数值 1 时即0xFFFFFFFF ，再加 1 就得到了 0x00000000，另外多了一个进位（这个进位也许会把某一个寄存器的一个bit置位）；signed int 的 -2³¹ 原码为0x8000000，补码也为0x8000000，似乎成了首位相连的一个契机。
其他类型也可作类似的推断。

有符号数进行整形提升时，正数高位补0，负数高位补1；

无符号数进行整形提升时高位补0（当作正整数处理）
例如：
char a = -10；//1000 1010  求补> 1111 0110 
int b = a;  // a 被提升为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110  > b = -10