类型转换

有符号整数和无符号整数

当 有符号整数 和 无符号整数 之间相互转换时，二进制数据 不变，只是改变了变量（或数字）的类型。

首先需要了解 有符号整数（int）和 无符号整数（unsigned）这两个类型：

• int：使用 补码 来存储数据。
• unsigned：所有位，包括最高位，都用于表示数值，表示非负数。

这里为了方便说明，以 8 位 有符号整数 和 无符号整数 为例：

• 8 位 有符号整数
  • 表示的范围为 -128 ~ 127
  • 最大数为127，对应的二进制为0111 1111
  • 最小数为-128，对应的二进制为1000 0000
• 8 位 无符号整数
  • 表示的范围为 0 ~ 255
  • 最大数为255，对应的二进制为1111 1111
  • 最小数为0，对应的二进制为0000 0000

当 int 和 unsigned 进行 类型转化 时，位模式 不变，可以理解成计算机存储单元中的二进制表示没有变化，只是从程序层面阐述该二进制数据的方式变了，如下图所示：

整形和浮点数

在计算机中，整形（short, int, long）和 浮点数（float, double）之间可以相互转换，但是在转换的过程中可能出现 精度丢失 或 数据溢出。

整形转浮点数

如果一个整数被转换为浮点数，其结果是否会产生 精度丢失 取决于整数的大小是否超过浮点数可以精确表示的整数范围。
但当整数足够大时，转换可能导致 精度损失。

比如对于 float 类型，其尾数为 23 位，它可以精确表示的整数范围为 $(-2^{24}, 2^{24})$，如果一个 int 类型的数字在这个范围内，则将其转换为 float 时 不会丢失精度。

但是如果 int 类型数字超出这个范围且低 8 位不全为 0 的话，则将其转换为 float 会有 精度丢失。

浮点数转整数

当 浮点数 被转换为 整数 时，小数部分会丢失，因为 整数 不能表示小数。

此外，如果 浮点数 超出了 整形 的表示范围，转换可能会 溢出 或产生未定义行为（取决于语言）。

不同长度的类型转换

总结一下不同长度的 整数 和 浮点数 的 类型转换 规则：

• 整数和整数
  • 较小的 整数类型 被转换为较大的 整数类型 时，高位会被自动填充为 0 或 1，不会有数据丢失。
  • 较大的 整数类型 被转换为较小的 整数类型 时，高位会被自动截断，可能有数据丢失。
• 浮点数和浮点数
  • float 转为 double 时，不会有 精度丢失，double 转为 float 时，可能有 精度丢失。

以 short 和 int 的类型转化为例说明：

/* 将 short 转为 int */
short s = 0x1234;
int i = s;
// 高 16 位被填充为 0
// i = 0x00001234

/* 将 int 转为 short */
int i = 0x12345678;
short s = i;
// 高 16 位被截断
// s = 0x5678

类型转换

在编程中，类型转换 指的是将一种数据类型转换为另一种数据类型。主要分为两种：

• 隐式类型转换（Implicit Type Conversion）（也称为 类型提升，Type Promotion）
• 显式类型转换（Explicit Type Conversion）（也称为 强制转换，Type Casting）

隐式类型转换

在 C 语言中，当算术运算、赋值和比较表达式中涉及的多个变量类型不同时，如果没有显式指定类型，编译器会自动进行 类型转换。

/* 隐式类型转换 */
int i = 5;
float f = 2.5;
float result = i + f;  // i 被隐式转换为 5.0 然后进行计算

你在一个表达式中混合使用 int 和 float 时，C 语言会自动进行 类型转换 以使得表达式可以正确计算。通常情况下，低精度类型会被提升到高精度类型，即 int 会被转换为 float。

显式类型转换

也可以使用 类型转换运算符 显式地转换一个类型为另一个类型。

/* 显式类型转换 */
int i = 5;
float f = 3.2;
int result = (int)f + i; // f 被显式转换为 3，然后与 i 相加

显式类型转换 会按照你指定的方式进行，在此过程中可能会发生 精度缺失。