为什么没有类型转换警告？
简短回答：由于您使用的 clang/LLVM 版本存在缺陷（有些人甚至可能称之为错误）。
讨论/解释/推理
问题源于对位移表达式s << u 的求值，其中s 是有符号 整数类型，u 是无符号类型。现在，根据this C11 Draft Standard（我的粗体字）：
6.5.7 移位运算符
...
3 对每个操作数执行整数提升。 结果的类型是
提升的左操作数。
这意味着表达式的结果是一个有符号整数。今后，我应该指出，我正在使用（并假设）一个使用 32 位“基本”int 类型的平台。另请注意，不带u 后缀的整数常量 是有符号 类型。
注意：虽然我无法访问 OP 的嵌入式系统，也无法访问本地 GCC 编译器，但我仍然可以使用最新版本的 Visual Studio 2019（16.7.2 - 当我发现它是什么时，我会添加 clang 版本）。
以下代码确实生成了预期的警告（实际上，两个警告，如图所示）：
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main()
{
uint64_t test_mask = 1 << (uint8_t)(31); // Warnings here, as expected.
printf("%016llX\n", test_mask);
return 0;
}
警告：
警告：有符号移位结果 (0x80000000) 设置
移位表达式的类型（'int'）并变为负数
[-Wshift-sign-overflow]
警告：隐式转换更改
签名：“int”到“uint64_t”（又名“unsigned long long”）
[-Wsign-conversion]
此外，printf 调用的输出是 FFFFFFFF80000000，这说明了为什么警告很重要：位移（在 32 位 int 上）产生了一个负值，然后是符号- 提升到 64 位时扩展 - 从而“破坏”预期/预期结果（如果文字 1 简单地更改为 1u，则将是 0000000080000000，从而避免符号扩展）。
但是！如果对代码进行了非常小的（有些人甚至可能会说无关紧要）更改，则将位移的文字（常量）右侧操作数更改为完全等效变量，如下面的代码所示，然后来自 clang-cl 的警告消失（但输出仍然“损坏” - 因此执行的操作是相同的）。
int main()
{
uint8_t num_ch = 31;
uint64_t test_mask = 1 << num_ch; // No warning here!
printf("%016llX\n", test_mask);
return 0;
}
可能不是最有帮助的答案 - 但除了向 LLVM 的人员报告问题之外，还能做些什么？我会肯定提交这样的报告，因为 OP 发布的代码可能会导致一些严重的问题，应该由启用了完整警告的编译器（MSVC甚至对第二个代码 sn-p 发出警告。