C语言面试题详解（第3节），基础要是不牢，就很容易中套

研究看似“奇葩”的面试题目，很能帮助我们查漏补缺，找到自身知识的不足，巩固自己的技术基础。

先来看看这个问题

请看下面这个C语言程序，它来自中国台湾某著名 CPU 生产公司的面试题，一起思考下，这道题会输出什么呢？

#include <stdio.h>

int main()
{
     unsigned char a = 0xa5;
     unsigned char b = ~a>>4+1;

     printf("b=%d\n", b);

     return 0;
}

A. 245  B. 246  C. 250  D. 2

估计大部分人都会选 D，[/斜眼笑]。

初步分析

大致分析下，发现这个问题似乎考察两个知识点：一是类型转换问题，再就是运算符的优先级问题。先来分析

unsigned char b = ~a>>4+1;

因为程序没有指定数值 4 和 1 的类型，所以编译器会将其默认为 int 类型。~ 的优先级高于 >>，+ 的优先级高于 >>，所以上面这句 C 语言代码相当于下面这句：

unsigned char b = (~a)>>5;

也就是先对 a 取反，再右移 5 位。0xa5 取反之后就是 0x5a，再右移 5 位，得到 0x2。那看起来应该选 D 了？验证答案最简单的方法就是写好代码，编译执行：

# gcc t.c
# ./a.out
b=250

怎么回事？并不是预计的 2，b 居然等于 250！这是为什么呢？

进一步分析

相信大家应该都知道，在C语言程序计算的过程中，如果运算符两边的数值类型不一致，编译器会做一些隐式的自动转换。这种数据类型转换比较复杂，但是总体遵循这个准则：尽量避免精度损失。

这就明白了，若是需要隐式的转换数据类型，编译器总是尽量的往较宽数据类型（占用内存空间较多，比如 int 类型常常比 char 类型宽）转换。例如，如果某次计算中，计算数的类型是 long double，那么另一个操作数无论是什么类型，都会被转换位 long double 类型，因为 C 语言中没有比 long double 还宽的数据类型了。

如果计算过程中的计算数不是浮点数，那么它们肯定都是整型，编译器一般会将所有小于 int 类型宽度的数据类型转换位 int 类型，这其实就是所谓的“整值提升”。

知道了“整值提升”的概念，再来考虑上面的思考题就简单了。a 是 unsigned char 类型的数据，小于 int 类型的宽度，因此在 a 进行取反运算之前，会现将其提升到 int 类型宽度。

C标准并没有定义 int 类型的宽度，在我的机器上，int 类型占用 4 个字节的内存空间，因此将 a 转换位 int 类型后，a 等于 0x000000a5，取反后就等于 0xffffff5a 了，然后再右移 5 位，得到 0x07fffffa。现在将其赋值给 b，而 b 是 unsigned char 类型的，所以赋值完成后，b 等于 0xfa，也即 250。

那怎样才能得到 D 答案呢？现在已经明白最终 b 等于 250 是因为 C语言编译器做了“整值提升”，我们强制其不做该转换就可以了，所以可以如下修改 C 语言代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
     unsigned char a = 0xa5;
     unsigned char b = ((unsigned char)(~a))>>4+1;

     printf("b=%d\n", b);

     return 0;
}

编译执行，会发现最终 b 等于 2 了。