c++中算术运算的转换顺序是什么？

Question

为什么

1. result = static_cast<double>(1 / (i+1))

在 C++ 中返回 int 以及为什么会这样做

1. result = 1 / (i+static_cast<double>(1))

返回double?特别是为什么在+-操作之后强制转换足以产生double。为什么在+ 之前或分子中也不需要它？ static_cast 是首选的投射方式吗？

代码：

double harmonic(int n) {
  double result = 0;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    result += 1 / static_cast<double>(i+1);
  }
  return result;
}

Answer 1

没有“强制转换顺序”之类的东西，因为表达式的类型取决于它的操作数。简单来说，如果一个二元算术运算符接受两个不同类型的操作数，那么较小的类型将隐式转换为较宽的类型

在result = static_cast<double>(1 / (i+1)) 中是这样解析的

• i + 1 是 int 表达式，因为 i 和 1 都是 int 类型
• 1 / (i + 1) 出于同样的原因返回 int
• 然后将1 / (i + 1) 的结果静态转换为double

OTOH in result = 1 / (i+static_cast<double>(1)) 是这样的

• 1 被转换为 double
• i + static_cast<double>(1) 返回 double 因为 i 被转换为 double 由于另一个操作数
• 1 / (i+static_cast<double>(1)) 是 double 表达式，原因相同

但是没有人会这样。最好改成1 / (i + 1.0)

完整的规则是这样的

• 如果任一操作数具有范围枚举类型，则不执行转换：另一个操作数和返回类型必须具有相同的类型
• 否则，如果任一操作数为long double，则另一操作数转换为long double
• 否则，如果任一操作数为double，则另一操作数转换为double
• 否则，如果任一操作数为float，则另一操作数转换为float
• 否则，操作数为整数类型（因为此时会提升bool、char、char8_t、char16_t、char32_t、wchar_t 和无作用域枚举）并应用整数转换产生普通类型，如下：
  • 如果两个操作数都带符号或都无符号，则转换等级较低的操作数将转换为整数转换等级较高的操作数
  • 否则，如果无符号操作数的转换等级大于或等于有符号操作数的转换等级，则将有符号操作数转换为无符号操作数的类型。
  • 否则，如果有符号操作数的类型可以表示无符号操作数的所有值，则将无符号操作数转换为有符号操作数的类型
  • 否则，两个操作数都将转换为有符号操作数类型的无符号对应物。

上述转化排名依次增加bool、signed char、short、int、long、long long。任何无符号类型的等级都等于相应有符号类型的等级。 char 的等级等于signed char 和unsigned char 的等级。 char8_t、char16_t、char32_t、wchar_t 的秩等于它们底层类型的秩。

Arithmetic operators

Answer 2

你应该知道Integer Divison

您可以使用这段代码来查看，它实际上返回了一个双精度值。但是，由于整数除法，它总是为零（或 nan）。

#include <iostream>

using std::cout;

int main()
{
    int i = 5;
    cout << typeid(static_cast<double>(1 / (i+1))).name() << "\n"; // d for double
    return 0;
}

您可以通过不将两个整数相除来规避整数除法。因此，如果其中一个是双重的就足够了。

int + double == double
double + int == double
int / double == double
double / int == double

所以你可以看到，只需将一个加数转换为 double 就足够了，以便将整个表达式变成一个 double，它并不总是为零。

Answer 3

static_cast<double>(1 / (i+1));

首先，1 / (i+1) 进行评估。因为 1 是 int 而 i+1 是 int，所以这是整数除法，所以 1/(i+1) 是 int。然后将结果类型转换为double。所以从技术上讲，static_cast<double>(1 / (i+1)); 返回一个double，但是结果丢失了，因为1/(i+1) 是整数除法

result += 1 / static_cast<double>(i+1);

现在因为static_cast<double>(i+1) 是双精度，1 / static_cast<double>(i+1); 现在是浮点除法，因此1 / static_cast<double>(i+1); 是double