【C语言】探讨蕴藏在表达式求解中的因素

news2024/11/26 23:33:24

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🔥该篇将探讨 操作符 和 类型转换 对表达式求解的影响。

目录:

  • 隐式类型转换
  • 算术转换
  • 操作符的属性
  • ❤️ 结语

隐式类型转换

 C的整型算术运算总是至少以缺省(默认)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

整型提升规则:

整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的。
如果是无符号的整形提升,那么高位补0。

为了更好的理解这样的概念,将举一个例子来解释:

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = 5;
	char b = 127;
	char c = a + b;
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}
  • char a = 5;
    5是整型类型,32个bit,补码是00000000 00000000 00000000 00000101,将5存储到a中,a是有符号char类型,只有8个bit,所以要发生截断,将低位的 00000101 存储到a中。

  • char b = 127
    同理,127的补码是 00000000 00000000 00000000 01111111 ,存储b时发生截断,所以将低位的 01111111 存储到b中。

  • char c = a + b;
    这里的操作数 a 和 b 是字符类型,所以要发生整型提升。

  • printf("%d\n", c);
    %d - 10进制的形式打印有符号的整数 , 而c是字符类型,所以再次发生整型提升。

由于这种转换是隐式的,也无法监控到,那如何证明确实有这样的转换呢?
1.
在这里插入图片描述
当判断 a == 0xb6 时,a会发生整型提升,由 10110110 变为 11111111 11111111 11111111 10110110 , 本质上 0xb6 是个数值 ,可以看作 00000000 00000000 00000000 10110110 ,这自然是不同的,所以结果是假,b同理,但是c是整型,不需要整型提升,所以表达式 c==0xb6000000 的结果是真 。
2.

+c 和 -c 参与了表达式运算,发生了整型提升,转化为了普通整型。

通过以上两个例子可以看出,在表达式求解过程中,有着整型提升的参与。

整型提升有两个意义:
1.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。

2.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去执行算。


当表达式中有char 和 short 时,需要整型提升,当表达式中没有这两个类型,只剩下别的类型时,就会有算术转换的参与。

算术转换

 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


例如 :int a = 0; float b = 5.5; 如果要执行 a + b , a 会在计算的时候临时转化为float类型,与 b 相加后得到一个 float 类型的结果。


操作符的属性

复杂表达式的求值有3个影响因素:
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。如果两者的优先级相同,取决于他们的结合性。

📙操作符属性表(优先级从上至下)

操作符描述用法示例结果类型结合性是否控制求值顺序
聚组(表达式)与表达式同N/A
()函数调用rexp(rexp,…,rexp)rexpL-R
[ ]下标引用rexp[rexp]lexpL-R
.访问结构成员lexp.member_namelexpL-R
->访问结构指针成员rexp->member_namelexpL-R
++后缀自增lexp ++rexpL-R
后缀自减lexp –rexpL-R
!逻辑反! rexprexpR-L
+单目,表示正值+ rexprexpR-L
-单目 ,表示负值- rexprexpR-L
++前缀自增++ lexprexpR-L
前缀自减– lexprexpR-L
*间接访问* rexplexpR-L
&取地址& lexprexpR-L
sizeof取其长度 , 以字节表示sizeof rexp sizeof(类型)rexpR-L
(类型)类型转换(类型) rexprexpR-L
*乘法rexp * rexprexpL-R
/除法rexp / rexprexpL-R
%整数取余rexp % rexprexpL-R
+加法rexp + rexprexpL-R
-减法rexp - rexprexpL-R
<<左移位rexp << rexprexpL-R
>>右移位rexp >> rexprexpL-R
>大于rexp > rexprexpL-R
>=大于等于rexp >= rexprexprexp
<小于rexp < rexprexpL-R
<=小于等于rexp <= rexprexpL-R
==等于rexp == rexprexpL-R
!=不等于rexp != rexprexpL-R
&位与rexp & rexprexpL-R
^位异或rexp ^ rexprexpL-R
I位或rexprexprexpL-R
&&逻辑与rexp && rexprexpL-R
II逻辑或rexprexprexp
? :条件操作符rexp? rexp : rexprexpN/A
=赋值lexp = rexprexpR-L
+=以…加lexp += rexprexpR-L
-=以…减lexp -= rexprexpR-L
*=以…乘lexp *= rexprexpR-L
/=以…除lexp /= rexprexpR-L
%=以…取模lexp %= rexprexpR-L
<<=以…左移lexp <<= rexprexpR-L
>>=以…右移lexp >>= rexprexpR-L
&=以…与lexp &= rexprexpR-L
^=以…异或lexp ^= rexprexpR-L
I=以…或lexp I= rexprexpR-L
,逗号rexp , rexprexpL-R

❗️但是就算操作符有这些属性,也不一定会使得表达式有着唯一的求解路径,例如:
例1:

a* b + c * d + e * f;

两种求解路径:

例2:

int c = 3; 
c + --c;

这样的表达式有两种路径:


 操作符的优先级只能决定自减–的运算在+的运算的前面,但是我们并没有办法得知,+操作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后,所以结果是不可预测的,是有歧义的。

⚠警告:
表达式如果不能通过操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。

❤️ 结语

 文章到这里就结束了,如果对你有帮助,你的点赞将会是我的最大动力,如果大家有什么问题或者不同的见解,欢迎大家的留言~

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