表达式求值的相关语法知识（C语言）

目录

整型提升

整型提升的意义

整型提升规则

整型提升实例

算术转换

赋值转换

操作符的属性

C语言的语法并不能保证表达式的执行路径唯一！！！

问题表达式

---

整型提升

        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。

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。

整型提升规则

        对于有符号的小于 int 的整型数据，在进行整型提升时根据符号位来提升。

        //负数的整形提升

        char c1 = -1;
        变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位：
        11111111
        因为 c1 为有符号的 char
        所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为1
        提升之后的结果是：
        111111111111111111111111111111111

        

        //正数的整形提升

        char c2 = 1;
        变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位：
        00000001
        因为 c2 为有符号的 char
        所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为0
        提升之后的结果是：
        00000000000000000000000000000001

        无符号的小于 int 的整型数据没有符号位，在进行整型提升时高位补0。

        unsigned  char c1 = -1;
        变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位：
        11111111
        因为 c1 为无符号的 char
        所以整形提升的时候，高位补0
        提升之后的结果是：
        00000000000000000000000011111111

        

        unsigned char c2 = 1;
        变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位：
        00000001
        因为 c2 为无符号的 char
        所以整形提升的时候，高位补0
        提升之后的结果是：
        00000000000000000000000000000001

整型提升实例

实例一：

        实例1中的a,b要进行整型提升,但是c不需要整型提升

        a,b整型提升之后,变成了负数,所以表达式 a==0xb6 , b==0xb600 的结果是假,但是c不发生整型提升,则表达式 c==0xb6000000 的结果是真.所以打印结果为 c

实例二：

        实例2中的c只要参与表达式运算,就会发生整型提升,表达式 +c ,就会发生提升,所以 sizeof(+c) 是4个字节．表达式 -c 也会发生整型提升,所以 sizeof(-c) 是4个字节,但是 sizeof(c) ,就是1个字节.

实例三：

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。

        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。（可能会导致精度丢失，因此算术转换要合理且慎重）

实例一：

赋值转换

        赋值时，＝右边的值会转换成左边变量的数据类型（构建临时变量，右边的值本身不变化）再赋值（可能会导致精度丢失）．

实例一：

操作符的属性

        复杂表达式的求值还有三个影响的因素。
        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。如果两者的优先级相同，则取决于他们的结合性。

        下表优先级从高到低：

优先级实例一：

结合性实例一：

控制求值顺序实例一（＆＆和｜｜）：

C语言的语法并不能保证表达式的执行路径唯一！！！

       由于C语言的语法规则只争对相邻的操作符，因此并不能保证表达式的执行路径唯一！！！

        实例如下：

问题表达式

实例一：

实例二：

实例三：

实例四：

作者在不同编译器中测试结果：非法表达式程序的结果

—128	Tandy 6000 Xenix 3.2
—95	Think C 5.02(Macintosh)
—86	IBM PowerPC AIX 3.2.5
—85	Sun Sparc cc(K&C编译器)
—63	gcc，HP_UX 9.0，Power C 2.0.0
4	Sun Sparc acc(K&C编译器)
21	Turbo C/C++ 4.5
22	FreeBSD 2.1 R
30	Dec Alpha OSF1 2.0
36	Dec VAX/VMS
42	Microsoft C 5.1

        总结：我们写出的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。在实践中我们应避免这种问题。