Chuyển đổi kiểu dữ liệu trong C

Những kiểu dữ liệu khác nhau có thể chứa những giá trị giống nhau. Vì thế trong một số trường hợp, ta cần đưa dữ liệu về dạng mong muốn, hay chuyển đổi sang một kiểu dữ liệu mới để dễ dàng thực hiện việc thao tác xử lý. Khi đó ta sẽ thực hiện việc ép kiểu dữ liệu (chuyển đổi kiểu dữ liệu này sang kiểu dữ liệu khác).

Chuyển đổi một kiểu dữ liệu này thành một kiểu dữ liệu khác được gọi là type casting hoặc type conversion.

Ép kiểu có hai loại sau:

• Ép kiểu ngầm định (Implicit Type Conversion)
• Ép kiểu tường minh (Explicit Type Conversion)

Ép kiểu ngầm định trong C

Chuyển đổi ngầm định là việc chuyển đổi được thực hiện tự động bởi trình biên dịch và chúng ta không cần làm gì - lập trình viên không cần can thiệp trực tiếp vào quá trình chuyển đổi.

Việc chuyển đổi kiểu dữ liệu này được thực hiện khi muốn chuyển kiểu dữ liệu nhỏ sang kiểu dữ liệu lớn hơn có nghĩa là kích thước kiểu dữ liệu trước phải nhỏ hơn kích thước của kiểu dữ liệu sau.

char -> int -> long -> float -> double

Ví dụ: Chuyển kiểu dữ liệu int (2bytes) sang kiểu float (4bytes).

Ví dụ 1:

#include <stdio.h>

int main() {

    int a = 10;
    float b = a;  // ép kiểu int sang float

    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %f", b);
}

Ví dụ 2:

#include <stdio.h>

int main() {

    float b = 5;  // ép kiểu int sang float
}

Ở ví dụ 2, số 5 bên phải được nhận diện là int, nên khi viết float b = 5; cũng là ép kiểu int sang float. Để viết đúng giá trị bên phải là kiểu số thập phân, chúng ta cần viết thêm dấu chấm động vào như sau:

#include <stdio.h>

int main() {

    float b = 5.0f;
}

Chữ f cuối cùng để phân biệt đây là giá trị thập phân của kiểu float - phân biệt với kiểu double. Đối với kiểu double chúng ta chỉ cần viết double b = 5.0; (không có chữ f và không có chữ gì).

Chuyển đổi giá trị từ một kiểu sang một kiểu dữ liệu tương tự lớn hơn thường an toàn, và không mất dữ liệu.

Chúng ta có thể chuyển kiểu dữ liệu nhỏ sang kiểu dữ liệu lớn hơn nên vì vậy cũng có thể chuyển kiểu dữ liệu lớn hơn sang kiểu dữ liệu nhỏ hơn - nhưng điều này có những vấn đề quan trọng cần lưu ý sau:

• Chuyển đổi giá trị sang một kiểu dữ liệu có miền giá trị nhỏ hơn sẽ gây ra kết quả không mong muốn.

  #include <stdio.h>
  
  int main() {
  
      long n = 5000000000;
      int c = n;
  
      printf("c = %d", c);
  }

  Vì int chỉ lưu trữ được +- 2,147,483,647 trong khi n = 5,000,000,000 vượt quá ngưỡng lưu trữ của int, vì vậy khi chạy chúng ta sẽ nhận được kết quả sai không mong muốn như sau:

  Kết quả

  c = 705032704

• Đối với kiểu số chấm động (floating point), chuyển đổi giá trị về kiểu dữ liệu nhỏ hơn có thể gây mất độ chính xác.

  #include <stdio.h>
  
  int main() {
  
      float c = 0.123456789; // ép double về float
  
      printf("c = %f", c);
  }

  Vì kiểu float chỉ đủ để lưu trữ 6 đến 7 chữ số thập phân sau dấu phẩy, vì vậy phần thập phân dài hơn của double sẽ bị mất, kết quả sẽ mất đi độ chính xác như sau:

  Kết quả

  c = 0.123457

• Chuyển đổi một giá trị từ số chấm động sang số nguyên sẽ làm mất đi phần thập thân.

  #include <stdio.h>
  
  int main() {
  
      double n = 2.5;
      int c = n;
      printf("c = %d", c);
  }

  Vì int không thể chứa được dấu chấm động vì vậy phần thập phân sẽ bị mất đi như sau:

  Kết quả

  c = 2

Chuyển đổi giá trị từ một kiểu sang một kiểu dữ liệu tương tự nhỏ hơn, hoặc giữa các kiểu dữ liệu khác nhau thường không an toàn, nó có thể dẫn đến mất mát dữ liệu sau khi chuyển đổi.

Ép kiểu tường minh trong C

Ép kiểu tường minh là việc chuyển đổi được thực hiện một cách rõ ràng bởi yêu cầu của người lập trình bằng cách sử dụng toán tử ép kiểu (casting operator) để thực hiện việc chuyển đổi.

Chúng ta cùng xem ví dụ sau:

#include <stdio.h>

int main() {

    float result = 5 / 2;

    printf("result = %f", result);
}

Vì sao lại không ra kết quả mong muốn?

• Dòng code float result = 5 / 2; có 2 toán từ là phép chia / và phép gán =. Ở đây, phép chia sẽ được ưu tiên thực hiện trước phép gán.
• 5 / 2 sẽ được thực hiện, xét về kiểu dữ liệu ta sẽ có int / int. Vậy kết quả sẽ trả về int, vì 5 / 2 = 2.5 nhưng kiểu int không lưu được dấu chấm động nên vì vậy 2.5 sẽ chuyển về bằng 2.
• Vậy ta sẽ có float result = 2;, bây giờ phép gán mới thực hiện gán 2 cho biến result, 2 lại được ép kiểu về kiểu float nên sẽ có dấu chấm động. Vì vậy cuối cùng chúng ta sẽ nhận được kết quả là result = 2.000000.

Làm thế nào chúng ta có thể nói với chương trình rằng chúng ta muốn có kết quả trả về là số thập phân? Hãy xem lại ví dụ:

#include <stdio.h>

int main() {

    float result = (float) 5 / 2;

    printf("result = %f", result);
}

(float) 5 được gọi là casting - được thực hiện thông qua toán tử () với tên của kiểu dữ liệu bạn muốn chuyển đổi được đặt bên trong. Lúc này 5 đang là int sẽ được ép kiểu về kiểu float, và float / int = float. Chúng ta cũng có thể lựa chọn casting số 2 đều cho ra kết quả tương tự.

Ngoài ra casting còn có thể viết lại như sau:

#include <stdio.h>

int main() {

    float result = float(5) / 2;

    printf("result = %f", result);
}