按位逻辑运算和移位运算前的类型转换和结果类型

Question

按位逻辑运算和移位运算可用于一切整数类型吗？在运算前是否会发生类型转换？运算的结果类型是什么？
比如对两个不同整数类型进行按位逻辑运算(如对int和unsigned int进行相与&运算)，运算前会发生什么类型转换？运算的结果是什么类型？
又比如对char类型进行移位运算，移位运算前会进行类型转换吗？运算的结果是什么类型？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在C语言中，按位逻辑运算和移位运算确实可以应用于所有整数类型，包括char、short、int、long和long long等。在进行这些运算时，C语言会遵循一定的规则进行类型提升（type promotion）。

1. 按位逻辑运算：

   • 当两个不同类型的整数进行按位逻辑运算（如&、|、^）时，较小的类型会被提升到较大的类型，或者两者都被提升到共同的类型（通常是int）。例如，一个int和一个unsigned int进行按位运算时，两者都会被提升到unsigned int类型。
   • 运算结果的类型与提升后的类型相同。所以，在上述例子中，结果类型将是unsigned int。

2. 移位运算：

   • 对于移位运算（<<和>>），规则稍微复杂一些。通常，左操作数（要移位的值）会被提升到至少int类型，如果平台上的int不足以存储其位宽，则可能提升到更大的类型，如unsigned int。右操作数（移位次数）必须是int或unsigned int，且其值必须在0到对应的类型位宽减1之间。
   • 结果的类型与提升后的左操作数相同。例如，如果一个char类型变量进行移位，它会被提升到int，结果也是int类型。

以下是一些示例代码来演示这些规则：

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int a = 42u;  // 42 in binary: 101010
    int b = -1;            // -1 in binary (on a 32-bit system): 11111111111111111111111111111111
    char c = 7;             // 7 in binary: 0111

    printf("a & b (unsigned int): %u\n", a & b); // Both promoted to unsigned int, result is unsigned int
    printf("c << 3 (int): %d\n", c << 3);         // c promoted to int, result is int

    return 0;
}

请注意，这里描述的规则基于标准C，但具体实现可能会受到编译器和平台的影响。在某些情况下，编译器可能会选择不同的提升策略。为了确保代码的可移植性，最好使用相同的类型进行按位运算和移位运算，或者明确进行类型转换。