3

Казалось бы ничего сложного тут нет:

int a = 5; /// Тут при сложении int + float логично получить float, но мы получаем double (почему?)
float b = 3.14; /// когда идет присвоение смотрится тип и к нему притирается ответ (тут все ясно)
float c = a + b; /// Не ясно когда выполняются операции между типами иногда не понимаешь какой тип в результате операции мы имеем

Вопрос в том какие типы данных получаются в результате преобразований в разных случаях:

char+int
char+float
char+double
int+float
int+double
char+unsigned char
int+unsigned int
float+unsigned float
итд

P.S Однозначных ответов в интернете не нашел

2 ответа 2

11

Тут при сложении int + float логично получить float, но мы получаем double (почему?)

Я не вижу, о каком "тут" вы ведете речь, но при сложении int и float получается именно float. Причем в вашем же примере ниже вы пишете

int+float // операнд типа int приводится к типу float

что верно (и противоречит написанному вами выше).

В языке С времен динозавров (хотя может и в K&R), действительно производилось автоматическое приведение операндов типа float к типу double, но эти времена уже давно ушли. В стандартизованном С такого никогда не было, хотя отголоски этого поведения по сих пор сохраняются при вызове непрототипизированных или variadic функций, где аргументы типа float таки преобразуются к типу double.

Однозначных ответов в интернете не нашел

Поведение описано в стандарте языка, хотя алгоритм многоэтажен. В моем [упрощенном] переводе

  • Если один из операндов имеет тип long double, то и второй операнд приводится к типу long double
  • В противном случае, если один из операндов имеет тип double, то и второй операнд приводится к типу double
  • В противном случае, если один из операндов имеет тип float, то и второй операнд приводится к типу float
  • В противном случае оба операнда подвергаются integer promotions1 и далее рассматриваются типы после promotions

    • Если оба операнда имеют одинаковый тип, ничего делать не надо
    • В противном случае, если оба операнда имеют знаковый тип или оба операнда имеют беззнаковый тип, то операнд с меньшим рангом2 конвертируется к типу операнда с большим рангом
    • В противном случае, если один операнд имеет беззнаковый тип и ранг, который выше или равен рангу второго операнда, то знаковый операнд конвертируется к типу беззнакового операнда
    • В противном случае, если диапазон значений знакового операнда достаточен для представления всех значений беззнакового операнда, то беззнаковый операнд конвертируется к типу знакового операнда
    • В противном случае, оба операнда конвертируются к беззнаковому типу, соответствующему3 типу знакового операнда

1) Integer promotions - преобразования "малых" целых типов _Bool, [signed/unsigned] char, [signed/unsigned] short к типу int (если диапазон int достаточен) или к unsigned int (в противном случае).

2) Ранг - это фактически положение типа в "естественной" последовательности целочисленных типов: _Bool, char, short, int, long, long long. (Приставки signed/unsigned на ранг не влияют.)

3) Имеется в виду, что типу int соответствует тип unsigned int, типу long соответствует тип unsigned long и т.д.

Несложно видеть, что с формальной точки зрения механизм определения результирующего типа - платформенно-зависим, ибо опирается на соотношения диапазонов представимых значений разных целочисленных типов.

Например, невозможно дать универсального однозначного ответа на вопрос о типе char+int. На привычной нам платформе с 8-битным char и 32-битным int это будет int. Однако на более экзотической платформе с беззнаковым 16-битным char и 16-битным int это будет unsigned int.


О теме, поднятой в комментариях:

А почему сделано именно так, а не по-другому? Темна вода во облацех. Однако я лично, как человек, рьяно придерживающийся в своем коде принципа "используй беззнаковые типы для представления натурально беззнаковых значений", вижу, что в моем коде подавляющее большинство целочисленных значений - беззнаковые. И это при том, что работая в области вычислительной геометрии, я часто сталкиваюсь с некомбинаторными задачами и натурально неположительными значениями (координаты и т.п.) Программы, как правило, доминируются комбинаторикой, и большинство значений в них - натурально неотрицательны. А в тех областях, где знаковые значения преобладают, проблемы смешения знаковых и беззнаковых операндов обычно не возникает вообще. Поэтому мне выбор в пользу беззнакового типа в смешанной "int vs. unsigned" операции кажется вполне естественным.

Также можно привести рассуждения из "C99 Rationale" на родственную тему о том, почему integer promotions пошли по другому пути и предпочитают расширять малые типы до знакового int. Обратите внимание, что там тоже упоминается вопрос "int vs. unsigned", а также то, что компиляторы в системе UNIX всегда предпочитали приведение к беззнаковому типу. (Перевод мой.)

Между моментом публикации K&R и разработкой С89 возникли серьезные расхождения между разными реализациями в области правил integer promotions. Реализации разделились на два разных лагеря, которые можно условно охарактеризовать как Сохраняющие Беззнаковость и Сохраняющие Значение. Различия между этими подходами заключалось в трактовке типов unsigned char и unsigned short при их расширении в процессе integer promotions. (Принятое решение также повлияло на типизацию констант.)

Сохраняющий Беззнаковость подход предполагает расширение двух малых беззнаковых типов до unsigned int. Это простое правило, которое не зависит от среды выполнения.

Сохраняющий Значение подход предполагает расширение этих типов до signed int, если этот тип может представлять все значения исходного типа, и до unsigned int в противном случае. Таким образом, если в некоей среде выполнения short представляется как что-то меньшее, чем int, то unsigned short превращается в int. В противном случае он становится unsigned int.

Оба подхода дают один и тот же ответ в подавляющем большинстве случаев. И оба приводят к одному и тому же результату в еще большем числе случаев в реализациях, основанных на арифметике в дополнительном коде и с "тихим" заворачиванием значения при возникновении знакового переполнения. То есть в большинстве современных реализаций. В таких реализациях различия между подходами проявляются только при одновременном соблюдении двух условий:

  1. Выражение, включающее unsigned char или unsigned short, порождает результат ширины int, в котором установлен знаковый бит. Т.е. это либо унарная операция над одним из этих типов, либо бинарная операция, в которой вторым операндом является int или более "узкий" тип.

  2. Результат вышеупомянутого выражения используется в контексте, в котором знаковость имеет значение

    • sizeof(int) < sizeof(long) и результат должен быть расширен до типа long

    • это левый операнд >> в реализации, где сдвиги являются арифметическими

    • это любой операнд /, %, <, <=, > или >=.

В таких условиях возникает настоящая неоднозначность в интерпретации. Результат можно назвать сомнительно знаковым, потому что можно привести аргументы как в пользу знаковой, так и в пользу беззнаковой интерпретации. Та же самая неоднозначность возникает и всякий раз, когда unsigned int и signed int встречаются по разные стороны бинарного оператора, и при этом signed int имеет отрицательное значение. Ни один из вариантов не лучше и не хуже другого в вопросе разрешения этой неоднозначности. Если вдруг отрицательный signed int превращается в огромный unsigned int, это может для кого-то оказаться неожиданностью. Или наоборот, это может являться именно тем, что хотел получить опытный программист. (Разумеется, всех этих неоднозначностей можно избежать путем продуманного применения кастов.)

Правила Сохраняющего Беззнаковость подхода существенно увеличивают количество ситуаций, в которых unsigned int сталкивается с signed int, приводя к сомнительно знаковому результату, в то время как правила Сохраняющего Значение подхода минимизируют такие столкновения. По этой причине Сохраняющий Значение подход был признан более безопасным для новичка или для неосторожного программиста. После длительных дискуссий Комитет С89 принял решение в пользу Сохраняющего Значение подхода, несмотря на тот факт, что компиляторы C системы UNIX к тому времени эволюционировали в направлении Сохраняющего Беззнаковость подхода.

2
  • 3
    @int3: Нет, ничего плохого в этом примере нет. Тип char в языках С и С++ по определению имеет размер в один языковый байт. А вот сколько битов в этом байте - не оговаривается (их там CHAR_BIT). И их может быть 8, 10, 16, 32 - сколько угодно. Т.е. нет ничего удивительного в платформах, где sizeof(char) == sizeof(short) == sizeof(int) == 1, и при этом все эти типы имеют внутри 16 бит. Или 32 бит. В embedded мире такие платформы реально существуют. 14 фев 2017 в 14:13
  • Комментарии не предназначены для расширенной дискуссии; разговор перемещён в чат.
    – Nick Volynkin
    21 фев 2017 в 5:25
3

Ответ надо искать в стандарте C или на форумах, посвященных обсуждению стандарта C, в частности на форумах, расположенных на google.com или isocpp.org.

Для вычисления общего типа операндов операций к арифметическим типам применяются так называемые обычные арифметические преобразования.

Например, в описании бинарного оператора + написано в стандарте C (6.5.6 Additive operators)

4 If both operands have arithmetic type, the usual arithmetic conversions are performed on them.

И (стандарат C, 6.3.1.8 Usual arithmetic conversions)

1 Many operators that expect operands of arithmetic type cause conversions and yield result types in a similar way. The purpose is to determine a common real type for the operands and result. For the specified operands, each operand is converted, without change of type domain, to a type whose corresponding real type is the common real type. Unless explicitly stated otherwise, the common real type is also the corresponding real type of the result, whose type domain is the type domain of the operands if they are the same, and complex otherwise. This pattern is called the usual arithmetic conversions:

First, if the corresponding real type of either operand is long double, the other operand is converted, without change of type domain, to a type whose corresponding real type is long double.

Otherwise, if the corresponding real type of either operand is double, the other operand is converted, without change of type domain, to a type whose corresponding real type is double.

Otherwise, if the corresponding real type of either operand is float, the other operand is converted, without change of type domain, to a type whose corresponding real type is float.

Otherwise, the integer promotions are performed on both operands. Then the following rules are applied to the promoted operands:

If both operands have the same type, then no further conversion is needed.

Otherwise, if both operands have signed integer types or both have unsigned integer types, the operand with the type of lesser integer conversion rank is converted to the type of the operand with greater rank.

Otherwise, if the operand that has unsigned integer type has rank greater or equal to the rank of the type of the other operand, then the operand with signed integer type is converted to the type of the operand with unsigned integer type.

Otherwise, if the type of the operand with signed integer type can represent all of the values of the type of the operand with unsigned integer type, then the operand with unsigned integer type is converted to the type of the operand with signed integer type.

Otherwise, both operands are converted to the unsigned integer type corresponding to the type of the operand with signed integer type.

В частности, как написано выше

Otherwise, if the corresponding real type of either operand is float, the other operand is converted, without change of type domain, to a type whose corresponding real type is float

То есть в этом фрагменте кода

int a = 5;
float b = 3.14;
float c = a + b;

операнд a выражения a + b приводится к типу float и результат выражения так же имеет тип float.

Если в выражении отсутствуют операнды с плавающей запятой, то

Otherwise, the integer promotions are performed on both operands. Then the following rules are applied to the promoted operands

Например,

char+int // операнд типа char приводится к типу int 
char+float // операнд типа char приводится к типу float 
char+double // операнд типа char приводится к типу double 
int+float // операнд типа int приводится к типу float 
int+double // операнд типа int приводится к типу double
char+unsigned char // оба операндв приводятся к типу int
int+unsigned int // операнд типа int приводится к типу unsigned int 
float+unsigned float // тип unsigned float отсутствует; ошибка компиляции

Относительно данного примера

char+unsigned char // оба операндв приводятся к типу int

хотел бы добавить, что тип char может вести себя либо как тип signed char либо как тип unsigned char в зависимости от установленных опций компилятора.

Вот пример на влияние применения integer promotions к целочисленным типам

unsigned short a = 5; 
unsigned short b = 10; 

Значение a - b для переменных, объявленных выше, будет отрицательным числом, так как обе переменные в выражении будут приведены к типу int. В то время, как значение x - y для переменных, объявленных ниже, будет положительным числом.

unsigned int x = 5; 
unsigned int y = 10;
10
  • 2
    Было бы круто, если под английскими цитатами был перевод на русском. 14 фев 2017 в 1:44
  • 1
    @EgorSmolyakov, почему «под»? Можно и «над» (нижняя часть ответа). 14 фев 2017 в 6:21
  • Пару вопросов: 1. Если первый тип int, а второй unsigned int - при сложении будет тип unsigned int, а при вычитании int? 2. Если первый тип char, а второй unsigned char, почему приводится к типу int? (можно же ведь было привести и к unsigned char ну или short int)
    – MaximPro
    14 фев 2017 в 23:26
  • @MaximPro 1) При сложении и при вычитании оба операнда приводятся к типу unsigned int и результат также будет этого типа. 2) все типы, ранг которых меньше типа int приводятся к типу int. 14 фев 2017 в 23:30
  • Хорошо но я не понял про первый вопрос: почему именно unsigned int? При вычитании тип unsigned int не обеспечивает ни одного отрицательного значения
    – MaximPro
    14 фев 2017 в 23:36

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.