2.2.3 C语言中的整数类型及类型转换(为什么强制类型转换值发生改变？带你从机器码的角度分析)

文章目录：

首先看一下c语言整数数据类型范围
1.有符号数和无符号数的转换（相同字长）
2.不同字长整数之间的转换
- （1）大字长变量向小字长变量强制类型转换
- （2）小字长变量向大字长变量强制类型转换

首先看一下c语言整数数据类型范围

注意：数值范围没有负数的则为无符号位的数，有负数范围的则为有符号位的数

输出时：
%u无符号十进制整数
%d有符号十进制整数
%0无符号八进制
%x无符号十六进制整数
在计算机中数据都是以补码形式存储的，%u无符号输出，没有符号位，是正数；%d有符号输出，有符号位，符号位在最高位。

1.有符号数和无符号数的转换（相同字长）

我们在C语言中常利用强制类型转换，有时候强制类型转换的结果却不是我们希望得到的，因为计算机存储数据是以补码形式存储的。
有时候强制类型转换可能会改变数值，可能是数据类型有无符号位导致的。
无符号位是正数就不用转换，因为正数原码=补码
有符号位的数，根据符号位是0还是1来判断是否需要转换，那么如果符号位是1，是负数就要转换，数值当然会不同。
现在我们看一段代码来看一下这种特殊情况：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {short x=-4321;unsigned short y=(unsigned short)x;printf("x=%d,y=%u\n",x,y);return 0;
}

我们可以看出y值和x值没有一点关系，咱们将其都转换成二进制，我们便知道了为什么。且看二进制转换表；

我在自己的电脑上测试了一下，由于电脑是64位，所以转换就是64个二进制数，至于为什么16位往左所有数都是1，这就涉及到了符号扩展，详情可参考我之前的一篇文章符号扩展
去掉符号位补码转原码为下图所示：
其中x为补码，y为无符号二进制真值，正数的补码=原码。因为数在计算机中都是以补码形式存储的，正数的补码是自身，负数的补码需要转换，具体转换参考原码、反码、补码、移码转换规则
unsigned short 为无符号整数，所以它没有符号位，全是数值位，是正数。
而short是有符号的整数，有符号位，符号位在最高位，需要将补码转换成原码输出。
可以看出，强制类型转换结果相应位置的值不变，仅仅只改变了解释这些位的方式，是short解释，还是unsigned short 解释，这两种方式。

同样的我们再看一段代码仔细揣摩揣摩：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {unsigned short x=65535;short y=(short)x;printf("x=%u,y=%d\n",x,y);return 0;
}

相应位置数值相等，但是表示结果不同，那是因为解释方式不同；unsigned short 和short两种解释方式。

2.不同字长整数之间的转换

（1）大字长变量向小字长变量强制类型转换

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {int x=165537,u=-34991;  //int 4B  short y=(short)x,v=(short)u; // short 2Bprintf("x=%d,y=%d\n",x,y);   printf("u=%d,v=%d\n",u,v);return 0;
}

当大字长变量向小字长变量强制类型转换时，系统将多余的高位字长部分直接截断舍去，低位直接赋值

（2）小字长变量向大字长变量强制类型转换

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {short x=-4321; // short 2Bint y=x; //   int 4Bunsigned short u=(unsigned short)x;unsigned int v=u;printf("x=%d,y=%d\n",x,y);   printf("u=%u,v=%u\n",u,v);return 0;
}

这里我们转换成十六进制输出

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {short x=-4321; // short 2Bint y=x; //   int 4Bunsigned short u=(unsigned short)x;//无符号数，直接取当前数据类型长度的原数字x的补码长度，不用转换成原码输出unsigned int v=u;printf("x=%d,y=%d\n",x,y);   printf("u=%x,v=%u\x",u,v);return 0;
}

我们发现，短字长整数到长字长整数的转换，不仅要使相应的位置相等，高位部分还会扩展为原数字的符号位。
注意：char类型为8位ASCII码整数，转换成int型时，高位部分补0即可。ASCII码由7位二进制数字组成。

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2.不同字长整数之间的转换

（1）大字长变量向小字长变量强制类型转换

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