C语言数据类型

大家好，我们今天来讲数据结构了

数据类型介绍

什么是数据类型呢？

在我们生活中就有很多的类型，只是我们或许没关注，比如:

1. 你的体重是65.5公斤，你的体重是185.5cm。
2. 你买一打达12个鸡蛋，买了10个苹果。
3. 你的名字是张三，你家住在xxx公寓。

第一行都是小数，第二行都是整数，第三行都是字符或字符串,而C语言中就使用整型类型来描述整数，使用字符类型来描述字符，使用浮点型类型来描述小数。

那C语言要为什么要创建数据类型呢

“类型”实际上就是相似的数据所拥有的共同特征，编译器只有知道了数据的类型，才知道怎么操作。

数据类型分类

而今天我们主要讲内置类型

字符型

字符的英文单词是 character ，在C语言中使用char表示字符类型。
细分有:

char
[signed] char
unsigned char

整型

整数的英文单词是 integer ，在C语言中使用int 表示整型类型。
细分有:

//短整型
short [int]
[signed] short [int]
unsigned short [int]
//整型
int
[signed] int
unsigned int
//长整型
long [int]
[signed] long [int]
unsigned long [int]
//更长的整型
//C99中引入
long long [int]
[signed] long long [int]
unsigned long long [int]

其中unsigned表示无符号，signed表示有符号。
其中[unsigned]表示unsigned可以去掉，因为C语言中int默认是有符号的，
但是上面的char，C语言官方并没有明确规定char就是有符号的，只是在vs2022中的64底下是默认为有符号的，但在其他系统中就不一定了，可能是默认为无符号的（这一点要注意）。
C语言中默认unsigned int与unsigned是一个东西，以此类推long int与long也一样，当然只有一个int时，自然不能省略。

浮点型

细分有:

float//单精度浮点型
double//双单精度浮点型
long double//高单精度浮点型

浮点型化为二进制的方式特别，所以仅支持有符号浮点型。

布尔类型

C 语言原来并没有为布尔值单独设置⼀个类型，而是使用整数 0 表示假，非零值表示真。
而在在 C99 中引入了布尔类型 ，是专门表示真假的。

_Bool就是布尔类型
布尔类型的用得包含头文件 <stdbool.h>
布尔类型变量的取值是： true 或者 false 。

怎么用呢？

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
int main()
{
_Bool flag = true;
if (flag)
printf("i like C\n");//会打印，true是真的意思
flag =false;
if(flag)
{
printf("i like not C\n");//不会打印，flase是假的意思
}
return 0;
}

前面说了是C99中引入的布尔类型，那之前怎么判断真假呢？

#include<stdio.h>
int main()
{
int flag=1;
if (flag)
printf("i like C\n");//会打印，C语言中用非0表示真
flag=0;
if(flag)
{
printf("i like not C\n");//不会打印，C语言中用0表示假
}
return 0;
}

看到了布尔类型_Bool和使用它要包含的头文件#include<bool.h>,你可能会想_Bool在实际操作中并不好用，这怎么办呢？
这个时候，C语言就用#define bool _Bool(define是定义的意思)，
它的意思是，定义bool的意思是_Bool,在编译阶段会将所有的bool替换成_Bool,(换句话说就是布尔类型的本质就是_Bool，但是在实际编译过程中也可以用bool表示，并且更加方便)
同理也有：
#define true 1
#define false 0

各种数据类型的长度

sizeof的使用

• sizeof 是⼀个关键字，也是操作符，专门是用来计算 sizeof 的操作符数的类型长度的，单位是字节。
• sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可是变量或者表达式。
• sizeof 的操作数如果不是类型，是表达式的时候，可以省略掉后边的括号的。

sizeof(类型)
sizeof 表达式//最好不要省略，可能会造成结果并非所愿

第二点举个例子

#include<stdio.h>
int main()
{
int a=10;
int b=20;
int r=sizeof(a+b); //t为4
int t=sizeof a+b;//t为24，因为省略了（），所以编译系统认为sizeofa是一起的，得不到想要的结果
int c=sizeof a;//不用加括号的正确用法、
printf("%zd\n%zd\n%zd",r,t,c);
return 0;
}

这是vs2022运行的结果,有的编译器可能第二个通过不了编译。

• sizeof 后边的表达式是不真实参与运算的，根据表达式的类型来得出大小。
• sizeof 的计算结果是 size_t 类型的。

sizeof 运算符的返回值，C 语言只规定是无符号整数，并没有规定具体的类型，而是留给系统自己去决定， sizeof 到底返回什么类型。不同的系统中，返回值的类型有可能是unsigned int ，也有可能是 unsigned long ，甚至是 unsigned long long ，对应的 printf() 占位符分别是 %u 、 %lu 和 %llu 。这样不利于程序的可移植性。
C 语言提供了⼀个解决方法，创造了⼀个类型别名 size_t ，用来统⼀表示sizeof 的返回值类型。对应当前系统的 sizeof 的返回值类型，可能是 unsigned int ，unsigned long，也可能是
unsigned long long ，而其对应的占位符是%zd(也是C语言为此创造的)。

特别说明一下前面的博客说到了ASCII值，char底层放的就是ASCII值，所以可以认为字符型也是整型家族的

用sizeof计算各种数据类型的长度

在VS2022 X64配置下的输出：

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(char));//1
printf("%zd\n", sizeof(_Bool));//1
printf("%zd\n", sizeof(short));//2
printf("%zd\n", sizeof(int));//4
printf("%zd\n", sizeof(long));//4
printf("%zd\n", sizeof(long long));//8
printf("%zd\n", sizeof(float));//4
printf("%zd\n", sizeof(double));//8
printf("%zd\n", sizeof(long double));//在vs上是8个字节，在gcc上测试是16
return 0;
}

诶,你可能会问为什么int是4个字节，long也是4的字节呢？为什么是一样的？
因为在C语言规定中要求long的长度>=int的长度，所以这里就有了操作空间了。
C语言官方介绍的长度：

诶，你可能会问，这个小格子是什么啊，实际上他们是bit（比特）（位）（比特位），八个bit（位）组成一个byte（字节）。
那bit是什么啊？
在计算系统中只能识别二进制的信息，所以，一个bit中就存放了0/1的数，八个0/1的数放在一起，构成了一个字节。

sizeof中表达式不计算

//测试：sizeof中表达式不计算
#include <stdio.h>
int main()
{
short s = 2;
int b = 10;
printf("%d\n", sizeof(s = b+1));
printf("s = %hd\n", s);
return 0;
}

涉及到一个知识点，就是说
整型要赋值给短整型，就是低人一等，相当于求人办事，所以整型就会截断，从4个字节截断为2个字节，再赋值给s，当然这里的赋值啊，什么的都是编译系统推理出来的，什么意思呢？

sizeof 在代码进行编译的时候，就根据表达式结果的类型，推导并确定了类型的长度，而表达式真要被执行，是要在程序运行期间才会发生，因为在编译期间已经将 sizeof 处理掉了，所以在运行期间就不会执行表达式了。

所以打印的都是2了，你算对了吗？

unsigned与signed

前面讲到char的时候，讲到了一些，现在详细讲解一下。

• C 语言使用signed和unsigned 关键字修饰字符型和整型类型的。
• signed这个关键字表示有符号，表示⼀个类型带有正负号，包含负数。
• unsigned这个关键字表示无符号，表示⼀个类型不带有正负号，只包含0和正整数。
• 对于 int 类型，默认是带有正负号的，也就是说 int 等同于 signed int 。
  由于这是默认情况，关键字 signed 一般都省略不写，但是写了也不算错。

signed int //等同于int
unsigned int//想要只表示非负整数只能这样写

同理char也一样。

unsigned的好处

你可能会有疑惑，为什么[signed]int就可以表示非负整数，那为什么还要创建unsigned这个关键词呢？ 好像是多此一举，但实际上不是的，拿整型举例：

• 整数变量声明为unsigned的好处是，同样长度的内存能够表示的最大整数值，增大了一倍。

比如，16位的 signed short int 的取值范围是：-32768~32767，最大是32767；而
unsigned short int 的取值范围是：0~65535，最大值增大到了65535。

这时又有一个问题怎么就算出了这些数字呢？
前面我们提到了一个bit（比特）存放的是0/1的数，一个byte（字节）存放的八个bit。
那这一个字节可以放多少的数呢？
怎么放的呢？

• 类比一下1，10，100，11，是不是可以写成1：1*10^0
  10：1*10^1
  100：1*10^2
  11：1*10^0+1*10^1。

为什么?
我们小学就知道了各个位数最大是9，碰到10就进一。

同样的我们的二进制各个位数最大是1，碰到2就进一，所以二进制00000111就可以写成1*2^0+1*2^1+1*2^2。所以这个数就是1+2+4=7。

这个了解以后，再简单说一下一个知识点，

• [signed] int有4个字节，要表示正整数，0，负整数，怎么表示负整数呢，就是定义最高位为符号位，为0表示正，为1表示负。

那么回到最初的问题上来，所以说[signed]int看起来和unsigned int都是16位的，但是因为[signed]int要存储负数，所以最高位用0/1表示用正/负。所以存储整数只有15位了。

那为什么16位的 signed short int 的取值范围是：-32768~32767，其中最大值和最小值的绝对值不一样呢？

• 那是因为在最高位是0的时候，有一个16位全0来表示0，所以右边是0~32767（可以表示32768个数），左边是-32768~-1（可以表示32768个数）,实际上俩边可以表示的数的数量是一样的。

怎么表示这个最大的数32767呢?

• 就是最高位为0，其余为1，怎么表示最小数-32768呢？，最高位为1，其余为0（后面的博客会讲到，这个实际上是官方规定的，因为如果不这样规定这个数就表示-0，而-0在数学上和0重复了，那么就直接规定了这个数就是最小值-32768，其他的比如1，4，8个字节可以表示的最小值都是这样的，同理的）

数据类型的取值范围

我们在以后的编程中可能会用到一个数据的极限范围，那我们肯定记不下来，也不用记下来，C语言规定了几个常量表示这个极限值，那怎么在用的时候可以快速找到它们呢？用Everything，直接在浏览器上下载（免费的）

如何使用Everything查找类型范围

limits.h 文件中说明了整型类型的取值范围。
float.h 这个头文件中说明浮点型类型的取值范围。
limits.h

讲一下几个，比如:

#define CHAR_BIT 8//它的小写是char_bit(望文生义)
#define SCHAR_MIN (-128)//它的小写是schar_min，是signed char_min的缩写
#define UCHAR_MAX 0xff//0xff是16进制，表示255，它小写是uchar_max，是unsigned char_max的缩写
其他的也多是小写是可以明白意思的，有的也缩写了，比如SHRT_MAX是short_max

再来个float.h

当前阶段，只要明白
#define DBL_MAX这种类型表示什么意思即可，其他的不用管。

当要使用这种极限值时，只要记下这个特别的符号就特别方便找到了极限值，这个记忆非常容易，因为望文生义，当然忘记了，也可以按上述的方法查找。

总结：

谢谢观看！