为什么在 C 和 C + + 中的算术运算之前必须将 short 转换为 int？

从我从 这个问题得到的答案来看，似乎 C + + 在从 C 执行算术运算时继承了将 short转换为 int的这一要求。我可以向你们介绍一下当初在 C 中引入的 为什么吗？为什么不像 short那样做这些操作呢？

例如(摘自 dyp 在评论中的建议) :

short s = 1, t = 2 ;
auto  x = s + t ;

x将具有 Int的类型。

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小开

它不是语言的一个特性，而是运行代码的物理处理器体系结构的一个限制。C 语言中的 int打字机通常是标准 CPU 寄存器的大小。更多的硅占用更多的空间和更多的功耗，因此在许多情况下，算术只能在“自然大小”的数据类型上进行。这并不是普遍正确的，但是大多数体系结构仍然有这个限制。换句话说，当添加两个8位数时，实际上在处理器中进行的是某种类型的32位算术，然后是一个简单的位掩码或另一个适当的类型转换。

小开

这个相关的问题似乎很好地解释了这个问题: CPU 就是不能。32位 CPU 有为32位寄存器设置的本机算术操作。处理器倾向于使用它喜欢的大小，对于这样的操作，将一个小值复制到本机大小的寄存器是便宜的。(对于 x86架构，32位寄存器的命名就好像它们是16位寄存器的扩展版本(eax到 ax，ebx到 bx等) ; 参见 X86整数指令)。

对于一些非常常见的操作，特别是向量/浮点运算，可能有专门的指令在不同的寄存器类型或大小上进行操作。对于一个短的东西，填充(最多)16比特的零只有很少的性能成本，并且添加专门的指令可能不值得在骰子上花费时间或空间(如果你真的想知道为什么; 我不确定它们会占用实际的空间，但它确实变得更加复杂)。

小开

short和 char类型被认为是标准的“存储类型”，即子范围，你可以用来节省一些空间，但不会买你任何速度，因为他们的大小是“非自然”的 CPU。

在某些 CPU 上，这是不正确的，但是好的编译器足够聪明，能够注意到，如果你向一个无符号字符添加一个常量，然后将结果存储回一个无符号字符，那么就没有必要进行 unsigned char -> int转换。 例如，使用 g + + 为

void incbuf(unsigned char *buf, int size) {
for (int i=0; i<size; i++) {
buf[i] = buf[i] + 1;
}
}

是正义的

.L3:
addb    $1, (%rdi,%rax)
addq    $1, %rax
cmpl    %eax, %esi
jg  .L3
.L1:

其中可以看到使用了无符号字符加法指令(addb)。

如果在 short int 之间进行计算并将结果存储在 short int 中，也会发生同样的情况。

小开
最佳答案

如果我们看看 6.3.1.8 常用的算术转换节中的 国际标准ーー程序设计语言ーー C，它说(强调我的未来) :

标准中对这些转换的规则比较简单 在 K & R 的修改: 修改适应增加的 类型和值保留规则。 < strong > 添加了显式许可 以超过绝对需要的“宽”类型进行计算, 因为这有时可以产生更小更快的代码，而不是 经常提到正确的答案。计算也可以是 在“较窄”的类型中执行的，只要是同样的规则 显式强制转换总是可以用来获得 所需类型的值

C99标准草案的6.3.1.8 部分涵盖了应用于算术表达式的操作数的 常用的算术转换，例如 6.5.6加法运算符部分说:

如果两个操作数都有算术类型，则使用 < strong > 通常的算术 对它们执行转换

我们在 6.5.5乘法运算符部分也找到了类似的文本。在 太短了操作数的情况下，首先从 6.3.1.1布尔值、字符和整数节应用 整数提升，它说:

如果 int 可以表示原始类型的所有值，则该值为 转换为整型; 否则，转换为无符号整型。 这些被称为整数促销 . 48)所有其他类型都是 整数提升没有改变。

关于 整数提升的 基本原理或国际标准ーー程序设计语言ーー C的 6.3.1.1部分的讨论实际上更有趣，我将有选择地引用 b/c，它太长了，不能完全引用:

实现属于 两大阵营，可以对其进行描述 作为 无符号保持和值保持。

[...]

无符号保留法无符号保留法呼吁促进两个较小的 这是一个简单的规则，并且产生一个 独立于执行环境的类型。

保值方法保值方法呼吁将这些类型推广到 如果该类型可以正确地表示 原始类型，否则将这些类型提升为无符号 因此，如果执行环境将 short 表示为 something 小于 int 的 unsignedshort 变为 int; 否则变为 无符号整数。

在某些情况下，这可能会产生一些意想不到的结果，正如 无符号类型和大符号类型之间隐式转换的不一致行为所展示的那样，还有很多类似的例子。尽管在大多数情况下，这会导致操作按预期工作。


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