Usual arithmetic conversions

Многие бинарные операторы, которые ожидают операнды арифметического или перечислимого типа, вызывают преобразования и выдают типы результатов схожим образом. Цель состоит в получении общего типа, который также является типом результата. Эта схема называется обычными арифметическими преобразованиями .

Содержание 1 Определение 1.1 Этап 1 1.2 Этап 2 1.3 Этап 3 1.4 Этап 4 1.5 Этап 5 2 Ранг целочисленного преобразования 3 Ранг и подранг преобразования чисел с плавающей точкой 3.1 Ранг преобразования чисел с плавающей точкой 3.2 Подранг преобразования чисел с плавающей точкой 3.3 Использование 4 Отчёты о дефектах

Определение

Обычные арифметические преобразования определяются следующим образом:

Этап 1

Применяет преобразование lvalue-в-rvalue к обоим операндам, полученные prvalue используются вместо исходных операндов в последующем процессе.

Этап 2

Если один из операндов имеет scoped enumeration type , преобразования не выполняются; если другой операнд не имеет тот же тип, выражение является некорректным. В противном случае переходите к следующему этапу.

(since C++11)

Этап 3

Если один из операндов имеет тип перечисления , а другой операнд имеет другой тип перечисления или тип с плавающей запятой, выражение является некорректным. В противном случае переходите к следующему этапу.

(начиная с C++26)

Этап 4

• Если любой из операндов имеет тип с плавающей точкой , применяются следующие правила:

• Если оба операнда имеют одинаковый тип, дальнейшее преобразование не выполняется.
• В противном случае, если один из операндов имеет не-вещественный тип, этот операнд преобразуется к типу другого операнда.
• В противном случае, если ранги преобразования вещественных типов типов операндов упорядочены, но (начиная с C++23) не равны, то операнд типа с меньшим рангом преобразования вещественных типов преобразуется к типу другого операнда.

В противном случае, если ранги преобразований с плавающей запятой типов операндов равны, то операнд с меньшим подрангом преобразования с плавающей запятой преобразуется к типу другого операнда. В противном случае, выражение является некорректным.

(начиная с C++23)

• В противном случае, если оба операнда имеют целочисленные типы, переходите к следующему этапу.

Этап 5

Оба операнда преобразуются к общему типу C . При заданных типах T1 и T2 как продвинутых типах ( согласно правилам целочисленных преобразований ) операндов, применяются следующие правила для определения C :

• Если T1 и T2 являются одинаковыми типами, C будет этим типом.
• В противном случае, если T1 и T2 являются одновременно знаковыми целочисленными типами или беззнаковыми целочисленными типами, C будет типом с более высоким рангом целочисленного преобразования .
• В противном случае, один из типов между T1 и T2 является знаковым целочисленным типом S , а другой тип - беззнаковым целочисленным типом U . Примените следующие правила:

• Если целочисленный ранг преобразования U больше или равен целочисленному рангу преобразования S , C является U .
• Иначе, если S может представить все значения U , C является S .
• Иначе, C является беззнаковым целочисленным типом, соответствующим S .

Если один операнд имеет тип перечисления, а другой операнд имеет другой тип перечисления или тип с плавающей точкой, такое поведение устарело.

(since C++20) (until C++26)

Ранг преобразования целочисленных типов

Каждый целочисленный тип имеет ранг целочисленного преобразования , определяемый следующим образом:

• Никакие два знаковых целочисленных типа, кроме char и signed char (если char является знаковым), не имеют одинакового ранга, даже если они имеют одинаковое представление.
• Ранг знакового целочисленного типа больше ранга любого знакового целочисленного типа с меньшей шириной.
• Ранги следующих целочисленных типов уменьшаются в порядке:

long long

(начиная с C++11)

• long
• int
• short
• signed char

• Ранг любого беззнакового целочисленного типа равен рангу соответствующего знакового целочисленного типа.

Ранг любого стандартного целочисленного типа больше ранга любого расширенного целочисленного типа с той же шириной.

(since C++11)

• Ранг типа bool меньше ранга всех стандартных целочисленных типов.
• Ранги кодирующих символьных типов ( char , char8_t (since C++20) , char16_t , char32_t , (since C++11) и wchar_t ) равны рангам их базовых типов , что означает:

• Ранг char равен рангу signed char и unsigned char .

Ранг char8_t равен рангу unsigned char .	(начиная с C++20)
Ранг char16_t равен рангу std::uint_least16_t . Ранг char32_t равен рангу std::uint_least32_t .	(начиная с C++11)

• Ранг wchar_t равен рангу его определенного реализацией базового типа.

Ранг любого расширенного знакового целочисленного типа относительно другого расширенного знакового целочисленного типа с той же шириной определяется реализацией, но всё равно подчиняется остальным правилам определения ранга целочисленных преобразований.

(since C++11)

• Для всех целочисленных типов T1 , T2 и T3 , если T1 имеет более высокий ранг, чем T2 , и T2 имеет более высокий ранг, чем T3 , то T1 имеет более высокий ранг, чем T3 .

Ранг целочисленного преобразования также используется в определении integral promotion .

Ранг и подранг преобразования чисел с плавающей точкой

Ранг преобразования чисел с плавающей точкой

Каждый floating-point type имеет floating-point conversion rank , определяемый следующим образом:

• Ранги стандартных типов с плавающей точкой убывают в следующем порядке:
  • long double
  • double
  • float

Ранг типа с плавающей запятой T больше ранга любого типа с плавающей запятой, чье множество значений является собственным подмножеством множества значений T . Два расширенных типа с плавающей запятой с одинаковым множеством значений имеют равные ранги. Расширенный тип с плавающей запятой с таким же множеством значений, как у ровно одного cv-неквалифицированного стандартного типа с плавающей запятой, имеет ранг, равный рангу этого стандартного типа с плавающей запятой. Расширенный тип с плавающей запятой с таким же множеством значений, как у более чем одного cv-неквалифицированного стандартного типа с плавающей запятой, имеет ранг, равный рангу double .

(начиная с C++23)

Подранг преобразования чисел с плавающей точкой Типы с плавающей точкой, имеющие равные ранги преобразования, упорядочиваются по подрангу преобразования чисел с плавающей точкой . Подранг формирует полный порядок среди типов с равными рангами. Типы std::float16_t , std::float32_t , std::float64_t , и std::float128_t ( типы с фиксированной шириной с плавающей точкой ) имеют больший подранг преобразования, чем любой стандартный тип с плавающей точкой с равным рангом преобразования. В остальных случаях порядок подранга преобразования определяется реализацией.

(начиная с C++23)

Использование

Ранг и подранг преобразования чисел с плавающей точкой также используются для

• определить, может ли преобразование между различными типами с плавающей запятой быть неявным или является сужающим преобразованием ,
• различать последовательности преобразований при разрешении перегрузки,

определить фактический тип, извлекаемый std::num_get::get() для извлечения расширенного типа с плавающей точкой с использованием std::basic_istream::operator>> , определить фактический тип, вставляемый std::num_put::put() для вставки расширенного типа с плавающей точкой с использованием std::basic_ostream::operator<< ,

(начиная с C++23)

• определить, является ли std::complex converting constructor явным, или
• определить общий тип с плавающей точкой, если аргументы разных типов с плавающей точкой передаются в common или special math functions.

Отчеты о дефектах

Следующие отчеты об изменениях поведения, влияющие на дефекты, были применены задним числом к ранее опубликованным стандартам C++.

DR	Применяется к	Поведение в опубликованной версии	Корректное поведение
CWG 1642	C++98	обычные арифметические преобразования могут включать lvalues	сначала применяет преобразования lvalue-to-rvalue
CWG 2528	C++20	трёхстороннее сравнение между unsigned char и unsigned int некорректно из-за промежуточного целочисленного повышения [1]	определяет общий тип на основе повышенных типов, без фактического повышения операндов [2]
CWG 2892	C++98	когда оба операнда имеют одинаковый тип с плавающей точкой, значение "нет необходимости в дальнейших преобразованиях" было неясным	изменено на "дальнейшие преобразования выполняться не будут"

1. ↑ До принятия решения, unsigned char повышался до int в начале этапа 5, затем преобразовывался в unsigned int . Однако последнее преобразование является сужающим, что делает трёхстороннее сравнение некорректным.
2. ↑ После принятия решения общий тип остаётся unsigned int . Разница заключается в том, что unsigned char напрямую преобразуется в unsigned int без промежуточного целочисленного повышения. Преобразование не является сужающим, следовательно, трёхстороннее сравнение корректно.