程序员面试宝典纠错，取反操作的优先级高于移位，而非移位的优先级高于取反，整型提升蒙蔽了真相

2013-08-01 21:17:41

在程序员面试宝典的第五章，5.4节有一道题，指出左移操作符>>的优先级高于按位取反操作符~，是错误的，是整型提升造成的假象；左移>>的优先级是低于取反~的，正如在C++primer等其他教材上所说的，下面给出详细说明。

整型提升后，先取反、再左移的结果与先左移、再取反的结果相等，因而，使人误以为左移操作符>>的优先级高于按位取反操作符~。

注意点：

在执行算术操作之前，将二元操作符（如算术或逻辑操作符）的两个操作数转换为同一类型，并使其表达式的值也具有相同的类型。

整型提升就是，就是对于所有比int小（此处指的是位宽）的整型，包括char、signed char、unsigned char、short、unsigned short，如果该类型的所有可能的值都包括在int内（如果unsigned short为32位，int也为32位，那么此时int型就不能包括所有的unsigned short，就需提升为unsigned int），它们就会被提升为int型，否则，它们将被提升为unsigned int。

原题如下：

int main()
{
unsigned char a = 0xa5;
unsigned char b = ~a>>4;
printf("b = %d\n",b);

return 0;
}

运行结果：

b = 245
请按任意键继续. . .

书中的解释，说是优先级造成的，说是因为左移操作符>>的优先级高于按位取反操作符~，因此对0xa5先取反，再移位，便可得到1111 0101，即十进制的245.

在下面的代码中，用括号指定操作数的结合，如下：

unsigned char a = 0xa5;
unsigned char b = ~a>>4;
unsigned char c = (~a)>>4;
unsigned char d = ~(a>>4);

运行结果显示a\b\c完全相同，这说明并非是因为>>的优先级并不比~的高；

因此，有如下疑问：

按照先取反再左移，结果为什么不是5，而是245？到底谁的优先级高，此处的结果如何解释？

若将上面的左移改为右移，可以看到是先进行取反操作，再进行右移的，由此可以判断右移的优先级比取反的高；而右移与左移的优先级是相同的，可以推断取反比左移的优先级高。那么此处的结果如何解释？

疑问解惑：

实际上，此处的结果是由C++中算术转换中的整型提升造成的，在C++primer 5.12.2节有详细介绍。

在执行算术操作之前，将二元操作符（如算术或逻辑操作符）的两个操作数转换为同一类型，并使其表达式的值也具有相同的类型。

整型提升就是，就是对于所有比int小（此处指的是位宽）的整型，包括char、signed char、unsigned char、short、unsigned short，如果该类型的所有可能的值都包括在int内（如果unsigned short为32位，int也为32位，那么此时int型就不能包括所有的unsigned short，就需提升为unsigned int），它们就会被提升为int型，否则，它们将被提升为unsigned int。

对于b = ~a>>4，首先将a与4都提升为int型，对a = 0xa5，int型的a对应的二进制为0000,0000,0000,0000,0000,1010,0101，

下面是先取反、再移位时的计算过程：

~a的二进制为1111,1111,1111,1111,1111,1111,0101,1010

再左移4位即可得到0000,1111,1111,1111,1111,1111,1111,0101

将该值赋给b，因为b是unsigned char类型的，所以需要将左移后的数据转换为unsigned char型，即为1111,0101也就是十进制的245.

对于先移位再取反，同样也可根据上面的方法计算（列出二进制的计算过程），可以发现，最后得到的数据与上面的是相同的。

下面的代码中给出了int型数据移位、取反操作的验证，同样是先左移、再取反与先取反、再左移的结果是相同的，但不要因此认为左移的优先级高于取反。

记住一点，此处的结果是由于整型提升导致的，并非是移位的优先级高于取反；这也提醒我们，对算术计算之前要进行整型提升，要注意计算过程中数据的位数；因为整型提升，可能会得不到预想的结果，如上面~a>>4不是5，而是245.

下面的测试代码用于验证上面的分析，根据运行结果的显示可以印证上面的分析是正确的。

完整测试代码如下：

//测试移位操作符与取反操作符的优先级
void TestShift()
{
//对unsigned char类型左移
cout<<"对unsigned char类型左移"<<endl;
unsigned char a = 0xa5;
unsigned char b = ~a>>4;
unsigned char c = (~a)>>4;
unsigned char d = ~(a>>4);
unsigned char e = ~a;
unsigned char f = e>>4;

cout<<(int)a<<endl<<(int)b<<endl<<(int)c<<endl<<(int)d<<endl<<(int)e<<endl<<(int)f<<endl;

//对unsigned char类型右移
cout<<"对unsigned char类型右移"<<endl;
unsigned char a0 = 0xa5;
unsigned char b0 = ~a0<<4;
unsigned char c0 = (~a0)<<4;
unsigned char d0 = ~(a0<<4);
unsigned char e0 = ~a0;
unsigned char f0 = e0<<4;

cout<<(int)a0<<endl<<(int)b0<<endl<<(int)c0<<endl<<(int)d0<<endl<<(int)e0<<endl<<(int)f0<<endl;

//对int类型，符号位为0的情况
int a1 = 0xa7;
int b1 = ~a1>>4;
int c1 = (~a1)>>4;
int d1 = ~(a1>>4);
int e1 = ~a1;
int f1 = e1>>4;

cout<<"a1 = "<<a1<<" b1 = "<<b1<<" c1 = "<<c1<<" d1 = "<<d1<<" e1 = "<<e1<<" f1 = "<<f1<<endl;

cout<<"a1 = ";
PrintBinaryOfInt(a1);
cout<<"b1 = ";
PrintBinaryOfInt(b1);
cout<<"c1 = ";
PrintBinaryOfInt(c1);
cout<<"d1 = ";
PrintBinaryOfInt(d1);
cout<<"e1 = ";
PrintBinaryOfInt(e1);
cout<<"f1 = ";
PrintBinaryOfInt(f1);

//对int类型，符号位为1的情况
int a2 = 0xa7000000;
int b2 = ~a2>>4;
int c2 = (~a2)>>4;
int d2 = ~(a2>>4);
int e2 = ~a2;
int f2 = e2>>4;

cout<<"a2 = "<<a2<<" b2 = "<<b2<<" c2 = "<<c2<<" d2 = "<<d2<<" e2 = "<<e2<<" f2 = "<<f2<<endl;

cout<<"a2 = ";
PrintBinaryOfInt(a2);
cout<<"b2 = ";
PrintBinaryOfInt(b2);
cout<<"c2 = ";
PrintBinaryOfInt(c2);
cout<<"d2 = ";
PrintBinaryOfInt(d2);
cout<<"e2 = ";
PrintBinaryOfInt(e2);
cout<<"f2 = ";
PrintBinaryOfInt(f2);

//对int类型，测试右移操作符
int a3 = 0xa7;
int b3 = ~a3<<4;
int c3 = (~a3)<<4;
int d3 = ~(a3<<4);
int e3 = ~a3;
int f3 = e3<<4;

cout<<"a3 = "<<a3<<" b3 = "<<b3<<" c3 = "<<c3<<" d3 = "<<d3<<" e3 = "<<e3<<" f3 = "<<f3<<endl;

cout<<"a3 = ";
PrintBinaryOfInt(a3);
cout<<"b3 = ";
PrintBinaryOfInt(b3);
cout<<"c3 = ";
PrintBinaryOfInt(c3);
cout<<"d3 = ";
PrintBinaryOfInt(d3);
cout<<"e3 = ";
PrintBinaryOfInt(e3);
cout<<"f3 = ";
PrintBinaryOfInt(f3);

//对unsigned char类型左移
cout<<"对unsigned char类型左移"<<endl;
unsigned char a4 = 0xa5;
unsigned char b4 = ~a4>>(unsigned char)4;
unsigned char c4 = (~a4)>>(unsigned char)4;
unsigned char d4 = ~(a4>>(unsigned char)4);
unsigned char e4 = ~a4;
unsigned char f4 = e4>>(unsigned char)4;

cout<<(int)a4<<endl<<(int)b4<<endl<<(int)c4<<endl<<(int)d4<<endl<<(int)e4<<endl<<(int)f4<<endl;

}

运行结果如下：

对unsigned char类型左移
165
245
245
245
90
5
对unsigned char类型右移
165
160
160
175
90
160
a1 = 167 b1 = -11 c1 = -11 d1 = -11 e1 = -168 f1 = -11
a1 = 00000000 00000000 00000000 10100111
b1 = 11111111 11111111 11111111 11110101
c1 = 11111111 11111111 11111111 11110101
d1 = 11111111 11111111 11111111 11110101
e1 = 11111111 11111111 11111111 01011000
f1 = 11111111 11111111 11111111 11110101
a2 = -1493172224 b2 = 93323263 c2 = 93323263 d2 = 93323263 e2 = 1493172223 f2 =
93323263
a2 = 10100111 00000000 00000000 00000000
b2 = 00000101 10001111 11111111 11111111
c2 = 00000101 10001111 11111111 11111111
d2 = 00000101 10001111 11111111 11111111
e2 = 01011000 11111111 11111111 11111111
f2 = 00000101 10001111 11111111 11111111
a3 = 167 b3 = -2688 c3 = -2688 d3 = -2673 e3 = -168 f3 = -2688
a3 = 00000000 00000000 00000000 10100111
b3 = 11111111 11111111 11110101 10000000
c3 = 11111111 11111111 11110101 10000000
d3 = 11111111 11111111 11110101 10001111
e3 = 11111111 11111111 11111111 01011000
f3 = 11111111 11111111 11110101 10000000
对unsigned char类型左移
165
245
245
245
90
5
请按任意键继续. . .