C语言数据类型

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前言

从小我们就接触和学习数学，我们现在能很清楚的说出常见的数有哪些种类，如整数、小数等，这两种数在我们的日常生活中使用的尤为频繁；C语言作为一个编程语言，其目的是更好地帮助我们完成日常的数据处理或者分析，因此C语言必然需要描述和体现生活中实际的数，这样才能更方便的进行数据的处理和计算。只不过C语言将这些数的类型进行了扩展，并最终称它们为 基本数据类型。那C中的基本数据类型有哪些呢？本文章让我们一探究竟。

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一、C的基本数据类型

C语言中基本数据类型有：整型、浮点型、字符型

通过下表，再联系我们说过C语言仅是帮助我们处理和分析数据的工具，我们可以比较直观的理解为什么C语言中会有这样活着那样的基本数据类型。

C语言中的基本数据类型（大类）	实际的数的类型
整型	整数
字符型	无
浮点型	小数

值得一提的是，C语言定义字符型，是为了解决文本或者字符串等数据的，毕竟我们日常生活中，除了数字，还有很多的文本信息需要我们处理。

到这里我们仅仅介绍了C语言中为什么会有基本数据类型，但是我们知道一个数是有表示范围的，同时还会可能会有表示的精度，符号等信息，因此为了描述这些信息，C语言也需要对上面的基本数据类型进行细分，下面我们就进行进一步的介绍。

1.整型

整型分为:int、short和long，他们都能表示实际的整数

主要区别是：int、short和long修饰的变量，在内存中会占据的字节数是不相同的。

在C中int、short和long所占位数的如下：

类型	Value
short	至少16位，但不得超过int的位数
int	至少16位，但不得超过long的位数,一般为16位或者32位
long	至少32位，一般为32位或者64位

1.1 signed和unsigned限定符

我们从上面知道了不同的整型在内存中占据的位的长度，但实际计算时，这些还不够。

我们还需要知道：

• 10进制与2进制之间如何转换，这需要提前知道这个数是signed还是unsigned的。
• 更进一步还要知道原码、反码和补码(反码和补码是为了保证负数计算能获得正确结果）

Note：计算机中，所有整型数都以补码形式存储！！

我们通过下面一个例子介绍上面这些需要知道的要点，同时卖个关子，实际在计算机中所有整型的运算都是以补码形式进行的。

计算1+1=？并计算-1+1=？

实际通过C语言计算1+1或者-1+1就涉及到变量的声明了。

• 当我们知道某个数一定是正数时,定义该变量为unsigned int类型
• 如果这个数的符号不确定，或者带符号，则定义为signed int类型。

因此有：

unsigned int a = 1;
signed int b = -1;
signed int ans = 0;
ans = a + b;

为什么这么做，我先介绍完原码、反码和补码再说。

原码

首先我们需要将-1和1都表示成二进制形式，而在计算机中，用最高位的0和1分别表示8位二进制数的符号"+“号和”-"号。这就是十进制数的二进制原码形式
因此：

-1=1000 0001,1=0000 0001
所以：1+1=0000 0001+0000 0001=0000 0010=2，Bingo！
而-1+1=1000 0010=-2！很显然-1+1的结果不对。

这是因为，原码在计算含负数的运算时，会出错。

反码

正是因为原码计算负数会出错，因此前人创造了 反码。反码将8位二进制数的最高位视为符号位，对于正数和负数，反码的计算方式不同：

• 正数原码=正数反码
• 负数反码=负数对应的原码的符号位不变，其余为取反。

因此上面的1+1=？和-1+1=？会有下面的计算过程：

1 + 1 = 0000 0001 + 0000 0001 = 0000 0010 = 2（因为都是正数，正数反码=原码）
-1 + 1 = 1111 1110 + 0000 0001 = 1111 1111，此时结果是反码形式，因此转换成原码=1000 0000 = -0

这个-1+1在反码形式下计算结果好像还是有问题，因为-0应该就是0。

所以，计算机前辈又发明了补码

补码

对于正数和负数，各自的补码形式计算方式仍不相同：

正数补码 = 正数原码
负数原码 = 负数反码+1 = 负数原码符号位不变，其余为取反，再+1

因此，上面的1+1=？和-1+1=？计算过程如下：

1+1 = 0000 0001 + 0000 0001 = 0000 0010 = 2，因为正数补码=正数原码
-1+1 = 1111 1111 + 0000 0001 = 1 0000 0000，这里计算实际产生了溢出，如果是8位的char类型变量，结果就是 0000 0000 = 0。

这时结果终于正确了，下表做个关于原码、反码和补码的小总结。

	原码	反码	补码
正数	其二进制形式（辗转除）	等于原码	等于原码
负数	符号位为1，其余位二进制形式	原码符号位不变，其余位取反	反码+1

不过还有一个问题，就是我们上面提到的unsigned和signed两个限定符，它的作用到底是什么呢？
我的理解是，就是限定的意思。它们既限定了变量的惟一的二进制补码形式，同时也限定了该变量所能容纳的数的范围。因为通过上面的原码、反码和补码我们知道了一个整数和负数在计算机中的存储形式，但是在没有限定符unsigned和signed的情况下，会造成错误。比如，129是一个正数，它在计算机中的补码 =原码 = 1000 0001，而-127作为一个负数，其在计算机中的存储形式为补码形式=1000 0001，129和-127的补码形式是相同的！这时候，仅通过这两个数的补码形式，是无法确定这个数到底是129还是-127，所需要以signed和unsigned来限定：

• unsigned限定的char变量，其所有位都用于表示数值，没有符号位，因此unsigned限定char表示非负数，表示的范围为0~2^(16)-1= 0到255；那么unsigned int a的值的二进制如果是1000 0001时，a只能是129；
• 而signed如果限定了char，则最高位用来表示符号，1为负，0为正；signed char类型变量所表示数的范围为-128~127。此时1000 0001就只能是-127了；

上面这个问题可能会在已知二进制补码情况下，反推10进制造成影响。因为通过补码，无法确定这个数到底是正数还是负数，所以补码反推出来的十进制结果应该是两种！

signed char表示范围问题（同signed int可表示-32768问题）：

为什么signed char能表示-128？这与char所占的位相关，signed char除去符号位，比较好理解能表示-127 ~ 127，而-128实际的原码形式是：1 1000 0000，因此补码形式应该为 1 0111 1111 + 1 = 1 1000 000，而由于char只占8位，所以-128的补码形式是1000 0000，同时1000 0000仅对应了-128，所以可以用来表示-128这个数，这样-128~127恰好256个数。

给无符号char数赋值负数问题：

如果给无符号的char变量赋值负数，会进行转换；

unsigned char a = -42;
printf("%d\n", a);

// 结果是：213

上面的结果是计算机内部直接进行的，具体为：

该负数+8位2进制数的模值，所以转换过程为：-42+（2^8）=213

字符型

字符型包括：

• unsigned char
• signed char
• char

字符型在上面的介绍中，稍微提了一嘴，char类型的变量在内存中恰好占据1B。

char类型变量，同样可用signed和unsigned修饰，分别表示-128~127范围内的数和[0,255]的数；除此之外，没有任何修饰的char也是单独的一种，不过没有unsigned和signed修饰的char型变量，其符号以及表示的范围由电脑和编译器决定。

	unsigned char	signed char	char
表示数字范围	0~255	-128-127	由计算机和编译器决定

如下面我用的WinGin编译运行的程序：

#include <stdio.h>
int main(){
	
	char a = 197;
	printf("%d\n", a);
	printf("%c\n", a);
	
	return 0;
}

结果为：

PS F:\C学习\C语言入门学习指南-习题> .\printf函数打印ASCII码.exe
-59
□

显然，这里的char默认是带符号的。

值得注意的是，根据上面的介绍，char型变量似乎和整型变量十分相似，这里确实是的，不过按照更加严谨的变量定义，char型变量就应该存储字符。

ASCII码和printf("%c", val)

ASCII码的定义不多做介绍，百度即可。不过我们要说的一个问题是如何打印字符——利用printf()的%c。

ASCII字符转换成数字形式的技巧：

char a;
while((c = getchar()) != EOF) {
	if (c >= '0' && c <= '9') {
		printf("%d", c - '0');
	}
	else{
		printf(c);
	}	
}

浮点型

浮点型就是小数，具体分 float、double、和long double。
浮点型的一些问题：

• 不可比较大小；
• 取余操作不可对浮点数计算
• printf("%.3e", val)——可打印保留三位数的浮点数