掘根宝典之C++隐式类型转化（整型提升，算术转换）

赋值中的隐式转换

话不多说，我们直接看例子

bool b=42;              //b为真
int i=b;                //i的值为1
i=3.14;                 //i的值为3
double pi= i;           // pi的值为3.0
unsigned char c =-1;    // 假设char占8比特，c的值为255
signed char c2 = 256;   // 假设char占8比特，c2的值是未定义的

类型所能表示的值的范围决定了转换的过程：

1. 当我们把一个非布尔类型的算术值赋给布尔类型时，初始值为0则结果为false，否则结果为true。
2. 当我们把一个布尔值赋给非布尔类型时，初始值为false则结果为0，初始值为true则结果为1。
3. 当我们把一个浮点数赋给整数类型时，进行了近似处理。结果值将仅保留浮点数中小数点之前的部分。
4. 当我们把一个整数值赋给浮点类型时，小数部分记为0。如果该整数所占的空间超过了浮点类型的容量，精度可能有损失。
5. 当我们赋给无符号类型一个超出它表示范围的值时，结果是初始值对无符号类型表示数值总数取模后的余数。例如，8比特大小的unsigned char 可以表示0至255区间内的值，如果我们赋了一个区间以外的值，则实际的结果是该值对256取模后所得的余数。因此，把-1赋给8比特大小的unsigned char所得的结果是255。
6. 当我们赋给带符号类型一个超出它表示范围的值时，结果是未定义的(undefined)。此时，程序可能继续工作、可能崩溃，也可能生成垃圾数据。

隐式转换简介

在C++语言中，某些类型之间有关联。如果两种类型有关联，那么当程序需要其中一种类型的运算对象时，可以用另一种关联类型的对象或值来替代。

换句话说，如果两种类型可以相互转换(conversion)，那么它们就是关联的。

举个例子，考虑下面这条表达式，它的目的是将ival初始化为6：
 

int ival = 3.541 + 3；// 编译器可能会警告该运算损失了精度

加法的两个运算对象类型不同：3.541的类型是double，3的类型是int。C++语言不会直接将两个不同类型的值相加，而是先根据类型转换规则设法将运算对象的类型统一后再求值。上述的类型转换是自动执行的，无须程序员的介入，有时甚至不需要程序员了解。因此，它们被称作隐式转换(implicit conversion)。

算术类型之间的隐式转换被设计得尽可能避免损失精度。很多时候，如果表达式中既有整数类型的运算对象也有浮点数类型的运算对象，整型会转换成浮点型。在上面的例子中，3转换成double类型，然后执行浮点数加法，所得结果的类型是double。

接下来就要完成初始化的任务了。在初始化过程中，因为被初始化的对象的类型无法改变，所以初始值被转换成该对象的类型。仍以这个例子说明，加法运算得到的double类型的结果转换成int类型的值，这个值被用来初始化ival。由double 向int转换时忽略掉了小数部分，上面的表达式中，数值6被赋给了ival。

何时发生隐式类型转换

在下面这些情况下，编译器会自动地转换运算对象的类型：

1. 在大多数表达式中，比int类型小的整型值首先提升为较大的整数类型。
2. 在条件中，非布尔值转换成布尔类型。
3. 初始化过程中，初始值转换成变量的类型；在赋值语句中，右侧运算对象转换成左侧运算对象的类型。
4. 如果算术运算或关系运算的运算对象有多种类型，需要转换成同一种类型。
5. 函数调用时也会发生类型转换。 

算术转换

C++中的算术转换是指在算术表达式中自动进行的类型转换。它用于保证表达式中的操作数具有相同的类型，以便进行运算。

如果某个运算符的运算对象类型不一致，这些运算对象将转换成同一种类型。然后再进行计算

就比如说

如果一个操作数的类型为long double，则其他操作数会转换为long double类型。

表达式中既有浮点类型，也有整数类型时，整数值将转换成相应的浮点类型

整型提升

整型提升(megnlpromofon）负责把小整数类型转换成较大的整数类型，对于bool, char、signed char、unsigned char,short和unsigned short等类型来说，只要它们所有可能的值都能存在int 里，它们就会提升成int类型。否则，提升成unsigned int类型，就如我们所熟知的，布尔值false提升成0、true提升成1。

较大的char 类型(wchar_t、char16_t、char32_t)提升成int、unsigned int,long、unsigned long、long long 和unsigned long long中最小的一种类型，前提是转换后的类型要能容纳原类型所有可能的值。

发生时机

整型提升会在以下情况下发生：

1. 当进行运算时，两个不同类型的整数会自动进行类型转换。较小的整数类型会提升为较大的整数类型，以匹配运算需要的类型。

2. 当将整数类型的值赋给较大的整数类型时，也会发生整型提升。例如，将一个byte类型的值赋给一个int类型的变量。

3. 表达式中包含多个不同类型的整数时，整型提升也会发生。比如，一个表达式中既有short类型的整数又有int类型的整数。

整型提升可以帮助避免数据溢出和提高计算的准确性。

无符号类型的运算对象

如果某个运算符的运算对象类型不一致，这些运算对象将转换成同一种类型。但是如果某个运算对象的类型是无符号类型，那么转换的结果就要依赖于机器中各个整数类型的相对大小了。

像往常一样，首先执行整型提升。如果结果的类型匹配，无须进行进一步的转换。如果两个(提升后的)运算对象的类型要么都是带符号的、要么都是无符号的，则小类型的运算对象转换成较大的类型。

如果一个运算对象是无符号类型、另外一个运算对象是带符号类型，有两种情况

无符号类型不小于带符号类型

其中的无符号类型不小于带符号类型，那么带符号的运算对象转换成无符号的。

例如，假设两个类型分别是unsigned int和int，则int类型的运算对象转换成unsigned int类型。需要注意的是，如果int 型的值恰好为负值，其结果将下面赋值中的隐式转换介绍的方法转换，并带来该部分描述的所有副作用。

带符号类型大于无符号类型

剩下的一种情况是带符号类型大于无符号类型，此时转换的结果依赖于机器。如果无符号类型的所有值都能存在该带符号类型中，则无符号类型的运算对象转换成带符号类型。如果不能，那么带符号类型的运算对象转换成无符号类型。

例如，如果两个运算对象的类型分别是long和unsigned int，并且int和long的大小相同，则long类型的运算对象转换成unsigned int 类型：如long类型占用的空间比 int更多，则unsigned int类型的运算对象转换成long类型。

理解算术转换

所谓理解，就是多看几个例子

我们直接上

bool b;       char c;
short s;      unsigned short us;
int i;        unsigned int ui;
long l;       unsigned long ul;
float f;      double d;
3.14L+'a';//a被整型提升为int，然后该int值转换为long double
d+i;   //i被转换为double
d+f;   //f转换为double
i=d;   //d被转换（切掉小数点后）int
b=d;    // 如果d是0，则b是false，否则flag是true
c+f;    // c先整型提升成int，然后该int 值转换成float
s+c;    // s和c都先整型提升成int
c+l;    //c转换为long类型
i+ul;   //i转换为unsigned long类型
us+i;   // 根据 unsigned short和int所占空间的大小进行提升
u+l;    //根据 unsigned int和long所占空间的大小进行转换

第一个加法运算中，小写字母'a是char型的字符常量，它其实能表示一个数字值，这个数字值是多少完全依赖于机器上的字符集，在我们的环境中是97。当把'a'和一个long double类型的数相加时，char类型首先被整型提升为int类型，然后int类型的值再转换成long double类型。最终那个字面值相加。最后的两个含有无符号类型值的表达式也比较有趣

其他隐式类型转换

除了算术转换之外还有几种隐式类型转换，包括如下几种。

数组转换成指针

在大多数用到数组的表达式中，数组自动转换成指向数组首元素的指针：

int ia[10]; // 含有10个整数的数组
int* ip = ia; // ia 转换成指向数组首元素的指针

当数组被用作decltype 关键字的参数，或者作为取地址符(&)、sizeof及 typeid等运算符的运算对象时，上述转换不会发生。同样的，如果用一个引用来初始化数组，上述转换也不会发生。

指针的转换

C++还规定了几种其他的指针转换方式，包括常量整数值0或者字面值nullptr能转换成任意指针类型；指向任意非常量的指针能转换成void*；指向任意对象的指针能转换成const void*。

基类指针可以隐式转换为派生类指针

转换成布尔类型

存在一种从算术类型或指针类型向布尔类型自动转换的机制。如果指身或算术类型的值为0，转换结果是false；否则转换结果是true：

char *cp = get_string(); 
if (cp)...//如果指针cp不是0，条件为真
while (*cp)/..///如果*cp不是空字符，条件为真

转换成常量

允许将指向非常量类型的指针转换成指向相应的常量类型的指针，对于引用也是这样。

也就是说，如果T是一种类型，我们就能将指向T的指针或引用分别转换成指向const T的指针或引用

int i;
const int &j=i; //非常量转换成 const int的引用
const int *p = &i; //非常量的地址转换成const的地址
int &r=j,*q= p; // 错误：不允许 const 转换成非常量

相反的转换并不存在，因为它试图删除掉底层const。

类类型定义的转换

类类型能定义由编译器自动执行的转换，不过编译器每次只能执行一种类类型的转换。如果同时提出多个转换请求，这些请求将被拒绝。

我们之前的程序已经使用过类类型转换：

一处是在需要标准库string类型的地方使用C风格字符串；另一处是在条件部分读入istream:

string s, t ="a value"; // 字符串字面值转换成string类型
while (cin >> s) // while的条件部分把cin转换成布尔值

条件(cin>>s)读入cin的内容并将cin作为其求值结果。条件部分本来需要一个布尔类型的值，但是这里实际检查的是istream类型的值。幸好，IO库定义了iostream类向布尔值转换的规则，根据这一规则，cin自动地转换成布尔值。所得到的布尔值到底是什么由输入流的状态决定，如果最后一次读入成功，转换得到的布尔值是true;相反，如果最后一次读入不成功，转换得到的布尔值是false。