【C/C++】中的隐式类型转换 ~ 关于整数除以整数，商仍为 ...

第八个是偶像

在下述三种情况下，C/C++会进行隐式类型转换（implicit type cast）：①变量初始化或者赋值时，值与变量的类型不同；②表达式中不同类型的变量/值进行运算时；③函数参数传递▲时。

本文引用自作者编写的下述图书; 本文允许以个人学习、教学等目的引用、讲授或转载，但需要注明原作者"海洋饼干叔叔"；本文不允许以纸质及电子出版为目的进行抄摘或改编。
1.《Python编程基础及应用》，陈波，刘慧君，高等教育出版社。免费授课视频
2.《Python编程基础及应用实验教程》, 陈波，熊心志，张全和，刘慧君，赵恒军， 高等教育出版社
3. 《简明C及C++语言教程》，陈波，待出版书稿。免费授课视频

3.5.1 赋值/变量初始化

我们通过对下述C++程序及其执行结果的分析来解释赋值/变量初始化时的隐式类型转换及其影响：
//Project - AssignType
#include <iostream>
using namespace std;
   
int main(){
    bool a = 3.0;            //转换为bool类型：0为false，非0为true
    float b = -99999.2301;   //double转float，精度降低，可能超出储值范围
    int c = b;               //float转int, 小数部分丢失，可能超出储值范围
    unsigned int d = c;      //int转unsigned int，负值被错误解释
    short e = d;             //unsigned int转short，可能超出储值范围
    double f = b;            //float转double，安全

    cout.setf(ios_base::fixed, ios_base::floatfield);
    cout << "a = " << a << "\nb = " << b << "\nc = " << c
         << "\nd = " << d << "\ne = " << e << "\nf = " << f;
    return 0;
    }
上述代码的执行结果为：
a = 1
b = -99999.226562
c = -99999
d = 4294867297
e = 31073
f = -99999.226562
第6行：任意值赋值给布尔型变量，按非零即真原则，0值转换为false, 非零转换为true。double类型的字面量3.0赋值给布尔类型的变量a，被转换成true。true输出给cout，结果为1。
第7行：double转换为float时，可能发生精度损失。因为double类型对象由64个比特组成，而float类型只有32个比特。如果double类型的值超过float的储值范围，转换结果将是不确定的。本行进行了此类转换，可以看到转换后的float类型变量b丢失了精度（值不等于-99999.2301）。如果把b的类型改为double，可以保持更高的精度。
第8行：float转换为int时，小数部分丢失。当储值范围超出时，结果不确定。输出结果证实，这种转换只保留了整数部分-99999。
第9行：int（有符号）转换为unsigned int时，如果原值为负数，则结果不确定，因为无符号整数只能存储非负值。输出结果中，可以看到c值-99999被错误转换成了4294867297。
第10行：unsigned int转成short（有符号），是从32位无符号整数到16位有符号整数的转换，如果超出储值范围，则结果不确定。输出结果中，可以看到无符号整数d值4294867297被错误转换成了有符号短整数31073。
第11行：float转换为double则是安全的，因为double的储值范围更大，精度也更高。输出结果证实，double类型变量f完美复制了float类型变量b的值。同理，short到int，int到long long也是安全的。
第13行：对cout输出浮点数的格式进行了设置：按定点小数（相对于科学计算法）输出，保留6位小数。具体细节请参考本书2.3.4节中的扩展阅读内容。
将储值范围和精度较低的对象赋值给储值范围更大，精度更高的对象是安全的，反之则不然。程序员应尽量避免将储值范围大/精度高的对象赋值给储值范围小/精度低的对象。如果因为某些原因不得不这么做，则需要反复确认两件事：①精度的损失在可接受范围内；②源对象的值不会超过目标对象的储值范围。
使用列表初始化（list initialization）【C++ 11】可以避免变量初始化过程中不恰当的隐式类型转换所带来的差错。如下述C++代码所示：
//Project - ListInit
#include <iostream>
using namespace std;
   
int main(){
    char c = 712;         //允许，但会溢出
    char d {66};          //允许，66在char的储值范围内
    char e {712};         //不允许，712超过char的储值范围
    unsigned int f {-1};  //不允许，unsigned int只能存非负整数
    int g {3.12};         //不允许，收窄会导致精度丢失
   
    return 0;
}
与传统的赋值初始化不同，列表初始化不允许收窄（narrowing），当被初始化的变量无法准确表达{ }内的字面量或者常量▲时，编译器会报错，拒绝编译。
第6行：char类型对象c只有8个比特的存储空间，由于是有符号字符，其储值范围为-128 ~ +127。显然，字面量712超过了c的储值范围。但由于这是传统的赋值初始化，编译器将放任这种情况的发生，至多给出一个警告。
第7行：字面量66在d的储值范围内，该行代码会被编译器所接受。
第8 ~ 10行的变量不能准确表达{ }内的字面量，编译器将报错拒绝。

3.5.2 表达式

在表达式a/b中，a，b称为操作数（operand），/称为操作符（operator）。当算术运算发生时，如果参与运算的操作数具有不同的类型，则编译器会生成额外的代码将其转变成相同的类型后再进行运算。因为，绝大多数的CPU指令集均只支持同类型对象之间的算术运算，比如两个有符号32位整数之间的运算。显然，算术运算的结果类型也受上述操作数类型转换的影响。
下述C++代码以除法运算为例，研究算术运算过程中的类型转换：
//Project - DivisionOperator
#include <iostream>
using namespace std;
   
int main(){
    int i = 3;                     //有符号整数
   
    auto a = 10 / i;               //整数 / 整数 = 整数
    cout << "10/3 = " << a << ", type = " << typeid(a).name() << endl;
   
    auto b = double(10.0) / i;     //浮点数 / 整数 = 浮点数
    cout << "10.0/3 = " << b << ", type = " << typeid(b).name() << endl;
   
    auto c = i / double(10.0);     //整数 / 浮点数 = 浮点数
    cout << "3/10.0 = " << c << ", type = " << typeid(c).name() << endl;
   
    auto d = double(10.0) / 3.0f;  //双精度浮点数 / 单精度浮点数 = 双精度浮点数
    cout << "10.0/3.0f = " << d << ", type = " << typeid(d).name() << endl;
   
    auto e = (unsigned int)10 / i; //无符号整数 / 有符号整数 = 无符号整数
    cout << "unsigned 10/3 = " << e << ", type = " << typeid(e).name() << endl;
   
    auto f = 10 / (unsigned int)3; //有符号整数 / 无符号整数 = 无符号整数
    cout << "10/unsigned 3 = " << f << ", type = " << typeid(f).name() << endl;
   
    return 0;
}
上述代码的执行结果为：
10/3 = 3, type = i
10.0/3 = 3.33333, type = d
3/10.0 = 0.3, type = d
10.0/3.0f = 3.33333, type = d
unsigned 10/3 = 3, type = j
10/unsigned 3 = 3, type = j
第6行：为了便于解释，此处显式定义了一个值为3的整数i，根据前述章节的描述，它事实上是一个有符号整数（signed int）。接下来的代码里，我们使用auto【C++ 11】来推断商的结果类型，并使用typeid()操作符及其name成员函数▲将商的类型打印出来。
第8 ~ 9行：输出结果证实，整数/整数的结果类型为整数，商的小数部分被舍弃。请学习过Python语言的读者注意，这与Python语言不同。
第11 ~ 12行：输出结果证实，浮点数/整数的结果类型为浮点数，此处的浮点数类型为double。请读者注意，字面量10.0的类型也是double。作者在这里有意写成double(10.0)，通过一个显式的double类型构造函数▲将10.0“转换”成一个double，是因为担心读者无法正确识别10.0字面量的类型而产生疑惑。
第14 ~ 15行：输出结果证实，整数/浮点数的结果类型为浮点数。
第17 ~ 18行：输出结果证实，双精度浮点数/单精度浮点数的结果类型为双精度浮点数。3.0f中的后缀f表明该字面量为float类型。
第20 ~ 24行：输出结果证实，有符号整数与无符号整数进行除法运算的结果为无符号整数。输出结果type = j中的j指无符号整数。
当表达式中两种不同类型的对象进行算术运算时，编译器总是将较小的类型转换为较大的类型再进行计算。第11行中，一个double除以一个int，编译器会先将整数i转换成double，再进行除法运算。两个double相除，其结果自然是double。
需要注意的是，这种形式的隐式类型转换只是创建一个被转换对象的副本，不会改变被转换对象自身。比如第11行的i被转成double，编译器只是创建了一个double类型的用完即弃的临时对象，其值与i相同。第11行代码执行前后，对象i不会有任何变化。

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