Kurs języka C: Rzutowanie i promocja typów

Autor: Dondu

Kurs języka C: Spis treści

Podczas operowania na danych o różnych typach, kompilator przyjmuje pewne reguły tzw. promocji typów, czyli przyjęcia jaki typ ma mieć wynik całości lub części wyrażenia arytmetycznego. Zasady te są dość skomplikowane i dokładnie opisane w standardzie języka C.

By nie było niespodzianek w postaci "dziwnych" wyników obliczeń, masz do dyspozycji tzw. jawne rzutowanie. To poinformowanie kompilatora, jakiego typu jest dana liczba lub wynik wyrażenia arytmetycznego.

Na początek proste działanie na zmiennych typu int z wynikiem zmiennoprzecinkowym.

Przykład 1 (w kompilatorze)

  //deklaracja zmiennych
  int  a = 1;
  int  b = 3;
  float wynik;   //spodziewany wynik będzie zmiennoprzecinkowy 
  
  wynik = a / b;  //dzielenie arytmetyczne
  
  printf( "wynik = %f \n", wynik);  //%f bo wyświetlamy liczbę zmiennoprzecinkową

Ku naszemu zdziwieniu w wyniku działania programu otrzymujemy:

wynik = 0.000000

zamiast spodziewanego:

wynik = 0.333333

Dlaczego? 

Właśnie natknęliśmy się na algorytm promocji typów. Kompilator realizując dzielenie dwóch liczb całkowitych typu int, zgodnie z zasadami promocji typów przyjął, że wynikiem tej operacji ma być także int, przez co odrzucił część ułamkową wyniku (co z liczby 0.333333 dało 0) i taką wartość dopiero przypisał zmiennej wynik.


Co należy zrobić?

Mamy kilka rozwiązań tego problemu:


Sposób pierwszy

Zmieniamy jedną ze zmiennych dzielenia na typ float.

Przykład 2 (w kompilatorze)

float a = 1;

Sposób drugi

Wskazujemy kompilatorowi, że oczekujemy wyniku w postaci liczby typu float. To tak zwane "jawne rzutowanie typu", które polega na zamieszczeniu w nawiasach ( ) typu jaki chcemy, by kompilator przyjął dla danej zmiennej lub wyniku wyrażenia.

W naszym przypadku rzutowanie (float) ustawiamy po lewej stronie dzielenia, co oznacza dla kompilatora, że wynik dzielenia ma być typu float i dopiero przypisany do zmiennej wynik.

Ten sposób polecam jako przejrzysty w pisanym kodzie.

Przykład 3 (w kompilatorze)

wynik = (float) a / b;

Sposób trzeci

W przypadku gdy dzielimy zmienną typu int przez liczbę całkowitą przy takiej deklaracji:

  //deklaracja zmiennych
  int  a = 1;
  float wynik;   //spodziewany wynik będzie zmiennoprzecinkowy 
  
  wynik = a / 3;  //dzielenie arytmetyczne

także otrzymamy wynik:

wynik = 0.000000

W takim przypadku możemy kompilatorowi wskazać, że liczba 3 jest liczbą zmiennoprzecinkową dodając do niej część dziesiętną:

Przykład 4 (w kompilatorze)

  //deklaracja zmiennych
  int  a = 1;
  float wynik;   //spodziewany wynik będzie zmiennoprzecinkowy 
  
  wynik = a / 3.0;  //dzielenie arytmetyczne

Na koniec inny prosty przykład jawnego rzutowania typu.

Przykład 5 (w kompilatorze)

  
  //deklaracja zmiennej a typu double
  double a = 123.456789; 

  //wyświetlenie z rzutowaniem zmiennej a na typ int
  printf("%d", (int) a );

Wynik takiego rzutowania zobacz w kompilatorze CManiak.

I może jeszcze przykład bardziej skomplikowanego wyrażenia arytmetycznego.

Przykład 6 (w kompilatorze)

  
  //deklaracja zmiennych
  int  a=1, b=2, c=3, d=4;
  float wynik;          //spodziewany wynik będzie zmiennoprzecinkowy 
  
  wynik =  b/c * d + a;
  printf( "wynik 1 = %f \n", wynik);  

  wynik = (float) b/c * d + a;      //dodaliśmy rzutowanie na float
  printf( "wynik 2 = %f", wynik);  

Który wynik jest wynikiem oczekiwanym? Sprawdź w kompilatorze CManiak.


Podsumowanie:

Promocja i rzutowanie wbrew pozorom nie są utrudnieniem, lecz dają pełnię kontroli nad pisanym kodem i wynikami jego działania. Warto być konsekwentnym i jawnie rzutować w większości przypadków obliczeń na liczbach o różnych typach, by zawsze mieć pewność, że wynik będzie prawidłowy.

Kurs języka C: Spis treści

10