C語言筆記之資料類型（二）

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接下來是不同類型之間的強制轉換。當把一個高容量的類型強制轉換為低容量的類型時，會發生截斷：丟棄二進位的高位，只保留低位（二進位的左邊為高位，右邊為低位）；而把低容量類型強制轉換成高容量類型時，會發生擴充：在二進位的高位左邊繼續填充數字。擴充分為兩類：零擴充和符號擴充。下面看程式碼範例。

1、截斷

#include <stdio.h>int main(void){    short a = 257;    char b = (char)a;    printf("a = %u, b = %d\n", a, b);     printf("a = %#x, b = %#x\n", a, b);     return 0;}

結果：

a = 257, b = 1a = 0x101, b = 0x1

0x0101被分成兩部分，高位的01和低位的01，char類型只能容納一個位元組，於是取低位的一個位元組後，結果是0x01。
再看一個：

#include <stdio.h>int main(void){    short a = -24368;    char b = (char)a;    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);     printf("a = %#x, b = %#x\n", a, b);     printf("a: %d, b: %d\n", sizeof a, sizeof b);    return 0;}

結果：

a = -24368, b = -48a = 0xffffa0d0, b = 0xffffffd0a: 2, b: 1

雖然截斷後的結果是一致的，但是這裡的printf似乎是按四個位元組來列印負數的十六進位。

2、擴充

#include <stdio.h>int main(void){    unsigned short a = 63222u;    unsigned int b = (unsigned int)a;    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);     printf("a = %#x, b = %#x\n", a, b);     printf("a: %d, b: %d\n", sizeof a, sizeof b);    return 0;}

結果：

a = 63222, b = 63222a = 0xf6f6, b = 0xf6f6a: 2, b: 4

顯然，雖然列印出來的a和b的二進位表示相同，但是用sizeof運算子計算長度時，發現b佔用了4個位元組，所以b的實際十六進位為：0x0000f6f6。這表明，無符號數的擴充採用0來填充高位，這就是所謂的零擴充。

另外，我發現printf函數列印十六進位時，自動忽略高位的0。

有符號數呢？

#include <stdio.h>int main(void){    char a = -68;    short b = (short)a;    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);     printf("a = %#x, b = %#x\n", a, b);     printf("a: %d, b: %d\n", sizeof a, sizeof b);    return 0;}

結果：

a = -68, b = -68a = 0xffffffbc, b = 0xffffffbca: 1, b: 2

呃，又被嚇到了，我不禁懷疑printf函數列印十六進位時存在bug：sizeof顯示a的確只佔一個位元組，所以十六進位只列印0xbc就夠了，為毛還要加上前面一堆f？同理，b的話，0xffbc就夠了。。
不過至少，我們知道低容量的char向高容量的short擴充時，如果其二進位最高位是1，那麼擴充後的高位用1來填充，這就是所謂的符號擴充。

我再驗證一下有符號的正數：

#include <stdio.h>int main(void){    char a = 68;    int b = (int)a;    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);     printf("a = %#x, b = %#x\n", a, b);     printf("a: %d, b: %d\n", sizeof a, sizeof b);    return 0;}

結果：

a = 68, b = 68a = 0x44, b = 0x44a: 1, b: 4

恩，雖然也是用0來填充高位，但此時0應被視為正號，仍是符號擴充。

總結上面printf函數的這個小“bug”讓我不禁這樣猜想：是不是在做類型轉換時，無論是截斷還是擴充，先統一變成四個位元組，若不足四個位元組，則採用相應的擴充。

若列印十進位，則從右至左讀取相應的類型長度，然後停止讀取並將讀取的資料列印成十進位；但是列印十六進位時，在讀取了足夠的類型長度後，若讀到0則停止讀入，若讀到1則繼續讀入，直到讀夠4個位元組。

那麼最後，符號轉換和類型轉換一起上會怎樣？

#include <stdio.h>int main(void){    short a = -1;    int b = (int)(unsigned short)a;    unsigned int c = (unsigned)(int)a;    printf("a = %d, a = %#x\n", a, a);    printf("b = %d, b = %#x\n", b, b);    printf("c = %u, c = %#x\n", c, c);    //printf("a: %d, b: %d\n", sizeof a, sizeof b);    return 0;}

結果：

a = -1, a = 0xffffffffb = 65535, b = 0xffffc = 4294967295, c = 0xffffffff

對於b，是先把a由signed short轉換成unsigned short，再轉換成int；而c的話，先做類型轉換，再由signed轉換成unsigned。我們看到結果是不同的，理由在上面說過了。另外，unsigned等價於unsigned int。

現在我們來研究一下有符號數和無符號數運算的問題。
C語言規定，如果參與運算的兩個數一個是有符號的另一個是無符號的，那麼有符號數會被隱式的強制轉換成無符號數，並假設兩個數都是非負數。

這條規則對於算數運算來說，不會導致什麼區別，也就是沒什麼負面作用。然而對於邏輯運算可能會產生意外。

如：-1 < 0u

表面上看沒什麼錯，但這個運算的結果是0，即false。。因為-1被轉換成無符號數後就是4294967295u，它當然不可能小於0u。。。

在比如：2147483647u > -2147483647 - 1

結果也是錯的，因為-2147483648轉換成無符號數後是2147483648。

C語言筆記之資料類型（二）