C\C++ Java Python的基本数据类型

数据是信息的载体，有常量（constant）和变量（variable）之分。常量是不变的量，变量是可以改变或者可被赋值的量。编译器直接通过书写形式来识别常量，而识别变量时则需要先声明变量类型。

本文详细讲述C、C++、Java和Python中的基本数据类型。

C

C语言有多种数据类型，但总体可以分为两大类：整数类型和浮点类型，这也跟计算机存储数据的方式有关。整数是没有小数部分的数；浮点数是实数，是有小数部分的。基本数据类型由11个关键字组成：int、short、long、unsigned、char、float、double、signed、_Bool’、_Complex和_Imaginary。

1. int类型

int类型是有符号整数，有正负之分，也可以是0。一般用16位来存储一个int值，int的取值范围是-32768~32767，如果超过这个范围则会溢出，变为其它的数字。

声明int类型变量时，先写上int，再写上变量名。如果有多个变量名，用逗号分隔。例如

int x;
int x, y, z;

声明变量的目的有二：一是分配内存空间；二是指定变量名称。声明变量只是创建了变量，但是还没有值，可通过初始化的方式为变量赋值。初始化可与声明同时进行。例如

int x = 1;
int x = 1, y = 2, z = 3;
int a = 0x10;  // 0x10是16进制数，16进制数以0x为前缀
int b = 010;   // 010是10进制数，10进制数以0为前缀

如果赋值了一个小数，小数部分会被直接丢弃（截断）。

变量初始化不仅创建了存储空间还指定了初始值。

2. 其它一些整数类型

C语言还提供了short、long来修饰int，可以控制变量占用的存储空间，变量取值范围也就不同。都属于有符号数。

类型	取值范围
short int（简写short）	-32767~32767
long int（简写long）	-21474843647~2147483647
long long int（简写long long）	-9223372036854775807~9223372036854775807

shor占16位，long占32位，long long占64位。
int类型可能占16位，也可能占32位，这由计算机的字长决定。C语言规定short类型存储空间不能大于int，因此可能等于； long占用的存储空间不能大于int，因此也可能等于。

如果需要知道确切大小，可使用sizeof()运算符计算，例如

sizeof(int);

这样可以得到int类型的字节大小。

另外，C语言头文件limits.h和float.h中分别定义类整数类型和浮点数类型的大小限制信息，具体可查看此文。

上述类型都是有符号数，可正可负，这些有符号数前可用signed修饰。而用关键字unsigned修饰可表示无符号数。unsigned int（简写unsigned）仅表示非负数，取值范围就不是 -32768~ 32767了，而是0~65535了。unsigned还可与上面表格中的short、long和long long型组成其它无符号类型，取值范围如下表

类型	取值范围
unsigned int（简写unsigned）	0~65535
unsigned long int（简写unsigned long）	0~4294967295
unsigned long long int（简写unsigned long long）	0~18446744073709551615

unsigned类型适用于计数。如果所用数据超出了int范围建议使用long long类型，因为long类型的范围可能与int相同（由机器决定），而且long类型会减慢运算速度。

3. char类型

char类型用于存储字符，比如字母或者标点，当然数字也可作为字符的形式存储，但要注意数字和数字字符之间的区别。char类型实际上也是整数类型，这是因为在计算机内部存储的字符也是整数，计算机使用数字编码来处理字符，最常用的是ASCII码。ASCII码的范围是0~127，因此，用8位来存储char类型即可。

如果要表示基本字符集，也可以是16位或更大。

char类型的声明方式与int相同，在初始化时需要给字符加上单引号，例如

char a = 'A';

char类型用整数存储，因此初始化为一个数字也可正确识别为字母，例如

char a = 65;  // A的ASCII是65

上面两种方法等效。如果赋值多个字符，只有最后一个字符才有效，例如

char a = 'ABC';

上述变量a被初始化为C。

char类型也可分为有符号和无符号两种，分别使用signed和unsigned修饰，这可以在处理很小的数字时使用。如果只是用来处理字符串，则无需修饰。

4. _Bool类型

该类型用来表示布尔值，即逻辑真或假，真用1表示，而假用0表示。因此，该类型实际上也是整数类型，只占1位的存储空间。声明和初始化如下

_Bool a = 1;  // 逻辑假
_Bool b = 0;  // 逻辑真

以上就描述完了整数类型。实际上，还有扩展的整数类型。

如果加入了stdbool.h头文件，就可用bool代替_Bool，用true和false分别代替1和0。

5. 浮点数类型

C语言中，浮点数类型有三种：float、double和long double。浮点数类型可用指数记数法（或e记数法）表示，指数计数法类似于科学记数法。

C语言规定，float类型（单精度浮点类型）要至少表示6位有效数字（包含整数和小数），取值范围至少是$10^{-37}$~$10^{37}$。计算机存储一个浮点数需要32位。

另一种double类型（双精度浮点类型）最小能表示10位有效数字，在需要64位来存储，相对于float类型来说提高了精度。

long double类型的精度则更高，至少与double类型相同。

浮点类型变量的声明与初始化与int类型相同，如下

float a = 2.3;
double b = 6.6e8;  // e也可大写为E，表示10的指数
long double c;

小数常量（如上2.3）会被默认为double类型，然后将其强行转化为float类型，这会降低程序效率，一种方法是在数字后面跟上f或F后缀表示float类型，如2.3F。

小数也可用16进制数表示，在数字前加上0x前缀即可。也可用p或P代替e或E，用2的幂代替10的幂。

当数字过大，超过能表示的范围时就会发生上溢，这种情况下会赋一个表示无穷大的特定值，显示为inf或者infinity。如果数很小，发生了精度损失，则称为下溢。还有一种特殊的值为NaN（Not a Number），表示为未定义的值。

浮点数在计算的时候可能发生精度损失。

6. 复数和虚数类型

C99支持复数类型和虚数类型。C语言有三种复数类型

类型	含义
float_Complex	两个float类型数分别表示实部和虚部
double_Complex	两个double类型数分别表示实部和虚部
long double_Complex	两个long double类型数分别表示实部和虚部

C语言还有3种虚数类型，分别为float_Imaginary、double_Imaginary和long double_Imaginary。

如果包含complex.h头文件，则可用complex替代_Complex，用imainary替代_Imaginary，用I代替$\sqrt{-1}$。

C11标准将复数软件包作为可选项。

C语言允许编写混合数据类型的表达式，但在计算时会自动转化。

以上都是C语言的基本类型，C语言没有字符串类型，但有许多衍生出来的类型，如数组、字符串、指针、结构、联合、枚举等。

C++

C++与C一样，基本数据类型也分为两种：整数类型和浮点类型。

1. 整型

整数类型就是没有小数部分的数字，这一点与C语言相同，C++也提供了许多类型来存储整数，也同样可以分为有符号数和无符号数。

C++提供了short、int、long和long long，这与C语言是相同的，此处不再赘述，详见该文章第一部分C语言的第1、2小节。

变量的声明与初始化也与C语言一致，同样可以参考上一部分内容。另外，C++还有一种C没有的初始化方式，如下

int a(666);

可在变量声明时，在变量后面加入括号和数字的方式实现。这条语句中的小括号()也可换成大括号{}，如

int a{666};
int a{};

用大括号{}同样可以完成初始化操作，如果大括号里不填数字，则初始化为0。

使用大括号的形式可以初始化许多种类型的变量，比如数组、结构体和类等。用大括号完成了初始化方式的统一，便于学习。

C++与C一样具有无符号类型，同样使用unsigned关键字进行修饰，详细内容可见上一部分。

2. char、wchar_t类型

C++中的char类型与C相似，可以参照C语言部分。需要再次说明的是，char类型也可以用来表示较小的整数，用signed char表示有符号整数，而unsigned char表示无符号整数。

除了char类型以外，还有一种类型wchat_t类型，它叫做宽字符类型，表示扩展字符集。初始化和使用时可以加上前缀L来指示，如下

wchar_t a = L'A';

这种表示可以处理一些特殊符号。

C++11还增加了char16_t和char32_t两种类型，前者长16位，后者长32位，两者都是无符号的，前者使用前缀u表示，后者使用U作为前缀。

3. bool类型

在C中，布尔类型用_Bool表示，而在C++中，则用bool表示。可直接用true或false对布尔变量进行赋值，也可使用数字，如下

bool a = true;
bool b = false;

bool c = 20;
bool d = 0;

用数字赋值时，非0值都会转化为true，0被转化为false。

4. 浮点类型

浮点数能够表示小数，能表示的范围也更大。浮点数具有三种类型：float、double和long double，大部分内容也与C语言部分相同，可参见上面C语言部分。

5. auto声明

C++11提供了一个工具，在声明和初始化中使用关键字auto，而不指定变量类型，编译器将把变量的类型设置为初始值的类型，例如

auto x = 4;
auto y = 1.5;

在上述过程中，x被识别为int类型，而y被识别为double类型。

除了这些之外，C++还有数组、字符串、结构体、共用体、枚举和指针等复合类型。

Java

Java基本变量有byte、short、int、long、float、double、boolean、char和String。

1. 整数类型

Java具有4种整数类型：byte、short、int和long，它们的存储位数不同，能表示的范围也就不同，如下表

类型	存储大小	取值范围
byte	8位	-128~127
short	16位	-32768~32767
int	32位	-2147483648~2147483647
long	64位	-9223372036854775808~9223372036854775807

2. 浮点类型

Java具有两种浮点数数类型：float和double，分别占32位和64位。

这些变量的声明和初始化都与C\C++相同。但是，与C\C++不同的是，如果初始化的数超过了变量类型的取值范围，则会发生编译错误；而在C\C++中，这种情况并不会报错。

3. boolean类型

boolean数据类型用于声明一个具有值true或false的变量，与C\C++相同，但要注意名称上的不同。

4. char类型

类似于C\C++中的char类型。

不同于char类型只能表示单个字符，String可以表示一系列字符，也即字符串。但String是Java库中预定义的一个类，不是基本类型，而是引用类型，String的使用可参考此文。

Java还有一些更复杂的类型，如数组。

Python

Python中的基本数据类型有4种：整数（int)、浮点数（float）、字符串（str）和布尔值（bool）。

1. int类型

int类型与C\C++和Java相同，表示整数，此处不再赘述。但是Python中没有其它的整数类型。

在Python中可用type命令查看类型，如下

type(2)

上述命令显示int类型。

2. float类型

浮点数类型与C\C++和Java也相同，表示小数。

3. str类型

Python中没有字符类型，只有字符串类型str。

在Python中，字符串可用单引号'或者双引号"包围。而在C\C++和Java中，字符变量用单引号，Java字符串类型用双引号。

4. bool类型

bool类型用true或false表示，在使用过程中不要用单引号或双引号包围，否则变为字符串类型。

Python在进行变量定义的时候不需要声明类型，例如

a = 123

而在C\C++或Java中需要写为

int a = 123;

在C\C++和Java中，声明变量在内存中开辟了一个存储空间用于存储数据，并标定了这个存储空间的名称，当把一个新的值赋值给变量时，这个新的值会覆盖原来的值，还是存储在这个地址中。

而Python不同，Python是以数据为中心的。变量存储在内存中，而变量名仅仅是这个数据的引用。当给变量赋新的值的时候，则更改了数据的引用，这个变量名会指向新的区域。可以使用id(a)命令查看变量的a的引用地址，当给a赋予一个新的值，a的值会发生变化。如果两个变量等于相同的数，则它们会引用同一个地址。