当你写 C 代码时，类型转换几乎无处不在：赋值时、参与表达式时、函数传参时、三目运算时……多数时候它“悄悄地”发生（隐式转换），少数时候你会强行指定（显式强制转换）。理解这些规则，能让你避开那些“看起来没问题、运行却翻车”的坑，写出正确、可移植、可维护的代码。

一、为什么要在意类型转换？

正确性：-1 < 1U 的结果是 false，第一次见到几乎都会愣住。
可移植：不同平台 char 是否有符号、int 的位宽都可能不同。
性能与清晰度：不必要的强制转换会掩盖问题、误导读者，也可能让编译器优化受限。

二、隐式转换的“全景图”

在 C 里，以下场景会触发隐式转换：

赋值：右值被转换成左值的类型（可能丢精度/改变符号位）。
算术/位运算表达式：遵循“整数提升（integer promotions）”与“常规算术转换（usual arithmetic conversions, UAC）”。
比较与条件运算符 ?:：两边先对齐到共同类型再比较/择一。
函数传参：
有原型（现代 C 常态）：按原型进行转换与类型检查。
可变参数（...）：触发默认实参提升（float -> double，char/short -> int）。
返回值：返回表达式被转换成函数声明的返回类型。

下面把关键两步展开讲透。

三、整数提升（integer promotions）

对象：char、signed char、unsigned char、short、unsigned short、较小位宽的枚举与位域。规则：

若 int 能表示该类型的所有值，则提升为 int；
否则提升为 unsigned int。

典型后果：

char c = 200;         // 若 char 有符号，200 已经溢出（实现定义），但……
int x = c + 1;        // 运算前 c 被提升为 int，再参与计算

位域特别要留意：有的实现把它当有符号，有的当无符号，提升方向也随之变化。

四、常规算术转换（UAC）精要

当两个算术类型一起参与二元运算（+ - * / % < > == | ^ & 等）时，会先把它们转换成共同类型：

浮点优先级：
只要有 long double，另一侧转为 long double；
否则只要有 double，另一侧转为 double；
（标准语义下）float 在表达式中通常提升为 double，因此两边是 float 时也以 double 计算。
整数路径（两边都是整数类型）：
先做“整数提升”；
若类型相同，用该类型；
若不同，涉及有符号/无符号折衷：
若某个无符号类型的等级与宽度不低于另一个有符号类型，则把有符号那边转为该无符号类型；
否则，若该有符号类型能表示另一个无符号类型的所有值，就把无符号那边转为这个有符号类型；
再否则，两边都转为该有符号类型对应的无符号类型。

这就是经典陷阱：

int  s = -1;
unsigned u = 1;
printf("%d\n", s < u);  // 输出 0
// 因为比较前 s 被转为 unsigned，与 u 比就成了 (UINT_MAX < 1) -> false

五、字面量与字符常量的“暗属性”

十进制整数字面量默认是 int/long/long long（能容纳就取更窄）； 十六进制/八进制可能优先选用无符号版本，这会改变后续 UAC 的走向。用后缀显式指明：U, L, LL, UL, ULL。
字符常量'a' 在 C 中的类型是 int（不是 char！）。因此： printf("%zu\n", sizeof('a')); // 通常等于 sizeof(int)，而不是 sizeof(char)
浮点字面量 1.0 是 double，1.0f 才是 float。

六、赋值与返回：看似简单的“窄化”

double d = 3.14;
int    i = d;    // 小数部分被丢弃，若 d 超出 int 可表示范围 => 未定义行为
return i;        // 若函数声明返回的是更窄类型，同样会发生转换

浮点→整数：小数部分截断（朝零），超范围是未定义行为。 整数→浮点：若超出目标浮点可精准表示的范围，结果依实现而定（常见为 ±inf 或按舍入规则得到近似值）。

七、显式强制转换 (T)expr：该用也要会用

显式转换不能“消除”未定义行为，它只是承诺你知道自己在做什么。

常用场景与建议：

匹配库接口类型： size_t n = ...;
printf("%zu\n", n); // 用好对应格式，少用 (unsigned long)n 这种自以为安全的转换
有意的位级截断/扩展： uint32_t lo = (uint32_t)some_u64; // 明示你要低 32 位
抑制无意义警告（最后的手段）：优先重构类型设计，必要时在最局部处加转换并注释原因。

反例：

malloc 在 C 里不需要强转，反而可能隐藏未包含 <stdlib.h> 的问题。 //
void *p = malloc(100);
//
char *p = (char*)malloc(100); // 在 C 中多余，还可能掩盖头文件缺失

八、指针转换：void* 可以，其他小心

void* 与任意对象指针：在 C 中相互隐式转换是安全的（C++ 则需要显式）。
不同对象类型指针之间：即便显式转换能编过，也可能违反严格别名规则（strict aliasing），通过不兼容类型解引用是未定义行为。 安全做法：用 memcpy 做类型拼接/位解释；需要整数-指针保存/还原时，用 uintptr_t/intptr_t。
丢弃限定符的转换：从 const T* 转为 T* 虽然语法允许，但一旦通过它写入，未定义行为。
指针与整数互转：结果是实现定义；不要指望可移植性，除非经过 uintptr_t 且只做比较/还原。

九、?: 与比较：选型规则一把抓

两端是算术类型：走 UAC。
两端是指针：
若是同一对象类型或合格化版本（如 const int* vs int*），结果指针带上并集限定符（const 会保留）；
若一端是空指针常量（0 或 NULL），结果为另一端的指针类型；
void* 与任意对象指针混用，结果是 void*。
比较时也会先做共同类型再比较，这正是 -1 < 1U 的根源。

十、浮点与整数的互转细节

(int)3.9 -> 3，(int)-3.9 -> -3（朝零截断）。
溢出：(int)1e100 未定义；(float)1e400 结果依实现（IEEE-754 平台常见为 +inf）。
float 在表达式中多以 double 计算，注意可能引发双重舍入或与硬件扩展精度的差异；若你在意数值稳定性，用 double 贯穿。

十一、可变参数与格式化：默认实参提升

float 传给 printf 会先变成 double，因此 %f 的实参必须是 double（别传 float 指望节省）。
char/short 会提升为 int，因此 %hhd/%hd 只是告诉 printf 如何读取堆栈上的 int，它并不会改变实参在调用点的类型。
一定用对格式符：size_t -> %zu，ptrdiff_t -> %td，uint64_t -> PRIu64 宏。

反例：

printf("%d\n", (unsigned)-1); //  与格式不匹配，行为未定义
printf("%u\n", (unsigned)-1); //

十二、工程实践清单（能救命）

少用强制转换：让类型“说话”，设计好接口类型再编码。
统一整数宽度：<stdint.h> 中的 uint32_t、int64_t 等，跨平台心里有底。
避免签名混算：不要把 int 和 unsigned 混在一个表达式里（必要时先在语义最清晰的地方做转换）。
字面量加后缀：1u, 1ULL, 1.0f，避免无意的类型提升。
开启告警：-Wall -Wextra -Wconversion -Wsign-conversion -Wdouble-promotion -Wformat，并把关键告警当成错误处理。
静态分析与单测：用 clang-tidy、cppcheck，为边界值与极端输入写测试。
跨平台编译：至少在 32/64 位、大小端或不同编译器上过一遍。

十三、以代码说话：常见坑的最小复现

1）有符号 vs 无符号

int x = -1;
unsigned y = 1;
puts(x < y ? "true" : "false"); // 输出 false

解释：比较前 x 转为 unsigned。

2）字符常量与 sizeof

printf("%zu\n", sizeof('A'));  // 通常等于 sizeof(int)
printf("%zu\n", sizeof("A"));  // 2，含末尾 '\0'

3）float 的默认提升

float a = 0.1f, b = 0.2f;
double c = a + b;  // 表达式以 double 进行，结果类型为 double

4）指针别名

float *pf = ...;
int   *pi = (int*)pf;    // 编译能过
int   v  = *pi;          //  违反严格别名，未定义行为
//  用 memcpy 做位解释
int v2;
memcpy(&v2, pf, sizeof v2);

5）三目与限定符

const int *p; int *q;
auto r = cond ? p : q;   // r 的类型为 const int*（限定符被保留）

结语

类型转换并非“语法细枝末节”，而是 C 语言表达式语义的地基。把“整数提升”“常规算术转换”“指针与限定符规则”这三块打牢，再配合有意识的字面量后缀、统一的类型设计和严格的编译告警，绝大多数“阴间 bug”都会在你键入 ; 之前就被扼杀。写 C，既要让机器理解，也要让下一位读你代码的人一眼看懂你的意图——这，正是你是否真正掌握了类型转换的试金石。

四时宝库

程序员的知识宝库

【C语言·016】类型转换的隐式规则与显式强制转换语法