C语言入门系列：数据类型转换

当不同数据类型的数据出现在同一个表达式中时，就会涉及数据类型转换，C语言中的数据类型转换有两种：

• 自动类型转换
• 强制类型转换

类型转换可能是安全的，即不会丢失数据；也可能是不安全的，即出现丢失数据的情况。

窄类型转换为宽类型，是安全的，不会丢失数据。

宽类型转换为窄类型，是不安全的，虽然不是百分百丢失数据，但有丢失数据的可能。

一，自动类型转换

自动类型转换是指在特点情况下，编译器将一种数据类型自动转换为另一种类型，自动类型转换可能是安全的，也可能是不安全的，即可能出现数据丢失。

1，赋值运算

赋值运算符左右两边的数据类型不一致时，会以变量的类型为准，将右边的值转成变量的类型。

1.1，浮点数赋值给整型变量-不安全

浮点数赋予整型变量时，C语言的转换过程简单粗暴，保留整数部分，丢弃小数部分。

int x = 3.14159627;

如上，变量x被声明为整型，然后赋一个double类型值。

编译器会把3.14159627转为整形，小数部分0.14159627会被丢弃(注意，不是四舍五入)，保留整数3，3被赋值给变量x，因此变量x的值是3。

显然，这种情况下的自动类型转换导致数据丢失，是不安全的类型转换，我们在编写代码时，要避免类似的赋值语句，左右两边的类型一致才是最佳实践。

1.2，整数赋值给浮点数变量-安全

整型赋值给浮点数变量时，会自动转为浮点数。

float y = 12 * 2;

上面示例中，变量y的值不是24，而是24.0，因为等号右边的整数自动转为了浮点数。

C语言中的浮点数遵循了IEEE 754标准，使用科学计数法来存储浮点数，其数组范围被整形要大得多，所以整形赋值给浮点数，不会出现数据丢失，是安全的自动类型转换。

1.3，窄类型赋值给宽类型-安全

字节宽度较小的整数类型，赋值给字节宽度较大的整数变量时，会发生类型提升，即窄类型自动转为宽类型。

比如，char或short类型赋值给int类型，会自动提升为int。

char x = 100;
int i = x + y;

上面示例中，变量x的类型是char，由于赋值给int类型，所以会自动提升为int。

1.4，宽类型赋值给窄类型-不安全

字节宽度较大的类型，赋值给字节宽度较小的变量时，会发生类型降级，自动转为后者的类型。这时可能会发生截断，系统会将移除的高位二进制，从而出现意料之外的情况。

int i = 321;
char ch = i; // ch 的值是 65 （321 % 256 的余值）

上面例子中，变量ch是char类型，宽度是8个二进制位。

变量i是int类型，将i赋值给ch，后者只能容纳i（二进制形式为101000001，共9位）的后八位，前面多出来的二进制位被丢弃，保留后八位就变成了01000001（十进制的65，相当于字符A）。

之前介绍的浮点数赋值给整型变量，也属于宽类型自动转换为窄类型，也会发生截断，丢弃小数部分。

double pi = 3.14159;
int i = pi; // i 的值为 3

上面示例中，i等于3，pi的小数部分被截去了。

2，混合类型的运算

不同类型的值进行混合计算时，必须先转成同一个类型，才能进行计算。转换规则如下：

2.1，整形和浮点数混合

整数与浮点数混合运算时，整数转为浮点数类型，与另一个运算数类型相同。

3 + 1.2 // 4.2

上面示例是int类型与float类型的混合计算，int类型的3会先转成float的3.0，再进行计算，得到4.2。

2.2，不同的浮点数类型混合

运算时，宽度较小的类型转为宽度较大的类型，比如float转为double，double转为long double。

2.3，不同的整数类型混合

运算时，宽度较小的类型会提升为宽度较大的类型。

比如short转为int，int转为long等，有时还会将带符号的类型signed转为无符号unsigned。

下面例子的执行结果，可能会出人意料。

int a = -5;
if (a < sizeof(int)）do_something();

上面示例中，变量a是带符号整数，sizeof(int)是size_t类型，这是一个无符号整数。

按照规则，signed int 自动转为 unsigned int，所以a会自动转成无符号整数4294967291（转换规则是-5加上无符号整数的最大值，再加1），导致比较失败，do_something()不会执行。

所以，最好避免无符号整数与有符号整数的混合运算。因为这时 C 语言会自动将signed int转为unsigned int，可能不会得到预期的结果。

3，整数类型的运算

两个相同类型的整数运算时，或者单个整数的运算，一般来说，运算结果也属于同一类型。

但是有一个例外，宽度小于int的类型，运算结果会自动提升为int。

unsigned char a = 66;if ((-a) < 0) printf("negative\n");
else printf("positive\n");

上面示例中，变量a是 unsigned char 类型，这个类型不可能小于0，但是-a不是 unsigned char 类型，会自动转为 int 类型，导致上面的代码输出 negative。

再看下面的例子。

unsigned char a = 1;
unsigned char b = 255;
unsigned char c = 255;if ((a - 5) < 0) do_something();
if ((b + c) > 300) do_something();

上面示例中，表达式a - 5和b + c都会自动转为 int 类型，所以函数do_something()会执行两次。

4，函数

函数的参数和返回值，会自动转成函数定义里指定的类型。

int dostuff(int, unsigned char);char m = 42;
unsigned short n = 43;
long long int c = dostuff(m, n);

上面示例中，参数变量m和n不管原来的类型是什么，都会转成函数dostuff()定义的参数类型。

下面是返回值自动转换类型的例子。

char func(void) {int a = 42;return a;
}

上面示例中，函数内部的变量a是int类型，但是返回的值是char类型，因为函数定义中返回的是这个类型。

二，强制类型转换

最佳实践是，我们在编写代码时，应该避免自动类型转换，因为自动类型转换可能导致出现意料之外的情况。

代码的行为始终在程序员的预料之中，是程序员必须追求的目标。

对于必不可少的类型转换，最好是使用强制类型转换。

强制类型转换是指在一个值或变量的前面，使用圆括号指定类型(type)，称之为casting。

(unsigned char) ch

上面示例将变量ch转成无符号的字符类型。

char c = (char)266;

上面示例中，(char)将266强制转换为char类型。

首先，虽然从语法上看，这种转换是没有必要的，因为对于赋值运算来说，编译器会把右边的值自动转换为左边的类型。但是，这样的代码是我们推荐的写法，更直观，便于阅读。

其次，把整型266强制转换为char类型，会出现数据截断，导致部分数据丢失，但由于这是我们意料之中的情况，就不会出现安全问题。