C语言整型提升 integer promotion

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我是靠谱客的博主醉熏香烟，最近开发中收集的这篇文章主要介绍C语言整型提升 integer promotion，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

整型提升的含义：

整型提升是C语言中的一项规定：在表达式计算时，各种整形（char/unsigned char/bit-field/enum/short/unsigned short）首先要提升为int有符号类型，如果int类型不足以表示则要提升为unsigned int类型；然后执行表达式的运算。

先以一个例子开始：

#include <stdio.h>

#define MAX_NUM 0xFF

int main()
{
    char cc = MAX_NUM;

    if (cc == MAX_NUM)
    {
        printf("matchn");
    }

    printf("MAX_NUM size is: %dn", sizeof(MAX_NUM));
    printf("cc size is: %dn", sizeof(cc));

    printf("cc is %xn", cc);
    printf("cc is %dn", cc);

    printf("MAX_NUM is: %xn", MAX_NUM);
    printf("MAX_NUM is: %dn", MAX_NUM);

    return 0;
}

gcc编译如果加上编译选项-W -Wall会报如下Warning:

char_int.c:9:2: warning: comparison is always false due to limited range of data type [-Wtype-limits]
  if (cc == MAX_NUM)

运行输出结果为：

MAX_NUM size is: 4
cc size is: 1
cc is ffffffff
cc is -1
MAX_NUM is: ff
MAX_NUM is: 255

========================================

输出结果中并没有打印match

原因是char cc 赋值0xFF以后参与后续的逻辑以及算术运算，或者执行整型打印输出时(%x为16进制整型，%d为10进制整型)，会进行整型提升，由于在X86平台char默认为有符号字符类型，而0XFF最高位被认为是符号位，提升为整型以后符号位扩展，结果为0xFFFFFFFF

而对于宏MAX_NUM来说，被执行红替换为0xFF以后，进行运算或者整型输出时，0xFF需要存放为整型（默认为signed int), 即0x000000FF，所以占4个字节。相当于int tmp = 0XFF的效果，tmp为0x000000FF

如果将上述代码中的char cc = MAX_NUM; 替换为int cc = MAX_NUM;

那么输出结果为：

match
MAX_NUM size is: 4
cc size is: 4
cc is ff （实际内容为0x000000FF）
cc is 255
MAX_NUM is: ff
MAX_NUM is: 255

这样由于一开始cc就被定义为int, 这样就不会有整型提升带来的问题。

需要注意的是，对于0xXXXX（假设4个字节以内）这样的非10进制数值常量来说，在执行运算时，如果signed int能够存放这个数值，那么就以signed int处理，否则以unsinged int处理。

比如下面的例子：

#include <stdio.h>

#define test_num (0xFFFFFFFF)
//#define test_num -1

int main()
{
    int my_num = test_num;
    if (my_num == test_num)
    {
        printf("matching!!!n");
    }

    printf("test_num is: %xn", test_num);
    printf("test_num is: %dn", test_num);
    printf("test_num is: %un", test_num);

    printf("my_num is: %xn", my_num);
    printf("my_num is: %dn", my_num);
    printf("my_num is: %un", my_num);
    printf("my_num size is: %lun", sizeof(my_num));

    return 0;
}

gcc -W -Wall -o int_test int_test.c 编译以后报warning:

int_test.c:9:13: warning: comparison between signed and unsigned integer expressions [-Wsign-compare]
  if (my_num == test_num)
             ^

即有符号和无符号的比较，而在C语言里，有符号和无符号的逻辑及算数运算，会统一当做无符号处理，虽然这个例子的结果没有出现问题，但是这么做还是有潜在风险的。my_num虽然是有符号的-1 (0XFFFFFFFF), 但在运算中会被当做无符号数处理，换算成十进制是4294967295

运行结果：

matching!!!
test_num is: ffffffff
test_num is: -1
test_num is: 4294967295
test_num size is: 4
my_num is: ffffffff
my_num is: -1
my_num is: 4294967295
my_num size is: 4

如果上面代码中将#define test_num (0xFFFFFFFF) 换成#define test_num (0xFFFFFFFF)那么不会报warning, 这种情况下test_num是能够存放于一个singed int之中的，相当于int tmp = 0x0FFFFFFF, 这样my_num与test_num之间就是有符号数之间的比较。

再回到原始程序，即#define test_num (0xFFFFFFFF)，如果不想被报Warning并且程序的意图是常量-1，那么可以替换成

#define test_num ((int)0xFFFFFFFF)或者#define test_num -1

输出结果和上面一样：

matching!!!
test_num is: ffffffff
test_num is: -1
test_num is: 4294967295
test_num size is: 4
my_num is: ffffffff
my_num is: -1
my_num is: 4294967295
my_num size is: 4

值得注意的是，0在运算中会被处理成signed int, 因此一个int和0比较不会报warning.