C.C语言剖析数据类型-优快云博客

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本文围绕C语言展开，介绍了整形、浮点型等数据类型，阐述了整形在内存中的存储，包括原码、反码、补码及大小端模式，还讲解了浮点型存储规则。此外，对结构体、位段、枚举和联合体的定义、特点、内存分配等方面进行了详细说明，为C语言学习者提供了全面的知识参考。

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2.2.3. 百度2015年系统工程师笔试题

一. 数据类型介绍

C语言中基本的内置类型：

char 			//字符数据类型.
short 			//短整型.
int 			//整形.
long 			//长整型.
long long 		//更长的整形.
float 			//单精度浮点数.
double 			//双精度浮点数.
整型表示的范围：limis.h中定义

以及他们所占存储空间的大小：

#include <stdio.h>
int main() {
	printf("char size		= %u\n", sizeof(char));		 // 1.
	printf("short size		= %u\n", sizeof(short));	 // 2.
	printf("int size		= %u\n", sizeof(int));		 // 4.
	printf("long long size	= %u\n", sizeof(long long)); // 8.
	printf("float size		= %u\n", sizeof(float));	 // 4.
	printf("double size		= %u\n", sizeof(double));	 // 8.
	return 0;
}

类型的意义：
- 使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
- 如何看待内存空间的视角。

1.1. 整形家族

// char
		unsigned char				// 无符号.
		signed char					// 有符号.
// short	
		unsigned short [int]		// 无符号.
		signed short [int]			// 有符号.
// int	
		unsigned int				// 无符号.
		signed int					// 有符号.
// long	
		unsigned long [int]			// 无符号.
		signed long [int]			// 有符号.
// long long	
		unsigned long long [int]	// 无符号.
		signed long long [int]		// 有符号.

1.2. 浮点数家族

float		// 单精度浮点型.
double		// 双精度浮点型.

1.3. 构造类型

int []		// 数组类型. 
struct		// 结构体类型. 	
enum		// 枚举类型. 		
union		// 联合类型.

1.4. 指针类型

int *pi;	// int型指针.
char *pc;	// char型指针.
float* pf;	// float型指针.
void* pv;	// 空指针.

1.5. 空类型

void 		// 表示空类型（无类型）通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。

二. 整形在内存中的存储

那接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的？

int a = 20;
int b = -10;
// 我们知道为 a 和 b 都分配四个字节的空间，那如何存储？

数组在不同的表现形式

// 2进制、8进制、十进制、十六进制
// 比如：十进制的21	
// 二进制表现形式： 0b10101		0b开头代表二进制
// 八进制表现形式： 025			0开头代表八进制
// 十进制表现形式： 21
// 十六进制表现形式：0x15	    0x开头代表十六进制

2.1. 原码、反码、补码

计算机中的整数有三种2进制表示方法，即原码、反码、补码。
正数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。,三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位

原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。
反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码：反码+1就得到补码。

// 正整数
int a = 20;
// 源码：00000000000000000000000000010100 -- 源码 相同
// 十六进制：0x00 00 00 14
// 反码：00000000000000000000000000010100 -- 反码 相同
// 十六进制：0x00 00 00 14
// 补码：00000000000000000000000000010100 -- 补码 相同
// 十六进制：0x00 00 00 14

// 负整数
int b = -10;
// 源码：10000000000000000000000000001010 -- 源码 直接通过正负的形式写二进制序列就是源码
// 十六进制：0x80 00 00 0a
// 反码：11111111111111111111111111110101 -- 反码 原码的符号位不变，其他位按位取反就是反码
// 十六进制：0xfffffff5
// 补码：11111111111111111111111111110110 -- 补码 反码+1就是补码
// 十六进制：0xfffffff6

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

我们可以看到对于a和b分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点不对劲，为什么呢？

// 解释计算机中为何存放的是补码：1-1 = 1+(-1)
// 源码计算：
// 00000000000000000000000000000001	-- 1的源码
// 10000000000000000000000000000001 -- -1的源码
// ---------------------------------------------
// 10000000000000000000000000000010 -- -2的源码
// 1+(-1) = -2 结果是不对的.

// 补码计算：
// 00000000000000000000000000000001	-- 1的补码
// 11111111111111111111111111111111 -- -1的补码
// ---------------------------------------------
// 00000000000000000000000000000000 -- 0的补码
// 将数据转为源码
// 00000000000000000000000000000000 -- 0的补码
// 11111111111111111111111111111111 -- 取反
// 00000000000000000000000000000000 -- +1得到源码

2.2. 大小端介绍

2.2.1. 什么大端小端

大端（存储）模式：是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中。

小端（存储）模式：是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。

2.2.2. 为什么有大端和小端

为什么会有大小端模式之分呢？这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多