c = a + b和隐式转换

Question

使用我的编译器， c是54464（16位截断）， d是10176.但是使用gcc ， c是120000， d是600000。

什么是真实的行为？ 行为是否未定义？ 或者我的编译器是假的？

unsigned short a = 60000;
unsigned short b = 60000;
unsigned long c = a + b;
unsigned long d = a * 10;

是否可以选择提醒这些案件？

Wconversion警告：

void foo(unsigned long a);
foo(a+b);

但没有警告：

unsigned long c = a + b

Answer 1

首先，您应该知道在C中标准类型没有标准整数类型的特定精度（可表示值的数量）。 它只需要每种类型的最小精度。 这些导致以下典型的位大小 ， 标准允许更复杂的表示：

• char ：8位
• short ：16位
• int ：16（！）位
• long ：32位
• long long （自C99起）：64位

注意：实现的实际限制（这意味着一定的精度）在limits.h中给出。

其次，执行操作的类型由操作数的类型决定，而不是赋值左侧的类型（因为赋值也只是表达式）。 为此，上面给出的类型按转换等级排序 。 排名小于int操作数首先转换为int 。 对于其他操作数，具有较小等级的操作数将转换为另一个操作数的类型。 这些是通常的算术转换 。

您的实现似乎使用16位unsigned int ，其大小与unsigned short相同，因此a和b转换为unsigned int ，操作以16位执行。 对于unsigned ，操作以模数65536（2到16的幂）执行 - 这称为环绕（对于有符号类型，这不是必需的！）。 然后将结果转换为unsigned long并分配给变量。

对于gcc，我认为这可以编译为PC或32位CPU。 对于此(unsigned) int通常具有32位，而(unsigned) long具有至少32位（必需）。 因此，没有包含操作。

注意：对于PC，操作数转换为int ，而不是unsigned int 。 这是因为int已经可以表示unsigned short所有值; unsigned int不是必需的。 如果操作结果溢出signed int ，则可能导致意外（实际上是： 实现定义 ）行为！

如果需要定义大小的类型，请参阅uint16_t ， uint32_t stdint.h （自C99起）。 这些是具有适合您的实现大小的类型的typedef 。

您还可以将其中一个操作数（不是整个表达式！）转换为结果的类型：

unsigned long c = (unsigned long)a + b;

或者，使用已知大小的类型：

#include <stdint.h>
...
uint16_t a = 60000, b = 60000;
uint32_t c = (uint32_t)a + b;

请注意，由于转换规则，转换一个操作数就足够了。

更新 （感谢@chux）：

上面显示的演员没有问题。 但是，如果a具有比类型转换更大的转换级别，则可能会将其值截断为较小的类型。 虽然这很容易避免，因为所有类型在编译时都是已知的（静态类型），但另一种方法是乘以所需类型的1：

unsigned long c = ((unsigned long)1U * a) + b

这样，在浇铸或给定的类型的较大的秩a （或b ）被使用。 任何合理的编译器都会消除乘法。

另一种避免甚至不知道目标类型名称的方法可以使用typeof() gcc扩展来完成：

unsigned long c;

... many lines of code

c = ((typeof(c))1U * a) + b

Answer 2

a + b将被计算为unsigned int （分配给unsigned long的事实不相关）。 C标准的任务，这个总和将环绕模“一加最大的无符号的可能”。 在您的系统上，看起来unsigned int是16位，因此结果以模数65536计算。

在另一个系统上，它看起来像int和unsigned int更大，因此能够容纳更大的数字。 现在发生的事情非常微妙（承认@PascalCuoq）：因为unsigned short所有值都可以在int中表示， a + b将被计算为int 。 （只有当short和int具有相同的宽度时，或者以某种其他方式，某些unsigned short值不能表示为int并且sum将被计算为unsigned int 。）

虽然C标准没有为unsigned short或unsigned int指定固定大小，但是您的程序行为是明确定义的。 请注意，对于签名类型，情况并非如此。

最后，您可以使用大小类型uint16_t ， uint32_t等，如果编译器支持，则保证具有指定的大小。

Answer 3

在C中， char ， short （及其未签名的couterparts）和float应该被视为“存储”类型，因为它们旨在优化存储，但不是CPU喜欢的“本机”大小，它们永远不会用于计算 。

例如，当您有两个char值并将它们放在表达式中时，它们首先转换为int ，然后执行该操作。 原因是CPU使用int更好。 对于总是隐式转换为double进行计算的float也会发生同样的情况。

在你的代码中，计算a+b是两个无符号整数的和; 在C中，没有办法计算两个无符号短路的总和......你可以做的是将最终结果存储在一个无符号短路中，由于模数学的性质，它将是相同的。