C入门2数据类型

Posted 2021-09-04 bryson

Summary

0）对于所操作数据的具体类型，一定要十分明确！

1）C语言对数据的分类：整数类型、浮点数类型、字符类型（普通字符型、无回显字符型）。各个类型的根本区别在于，所占用的内存大小不同。

2）类型所占的字节数是由编译器决定的，32位和64位的主要区别在于：指针所占字节数分别为4和8；long所占字节数分别为4和8。

3）区分初始化和赋值的关键点：赋值操作是在创建变量时候进行的，还是在创建变量之后进行的。

4） 当遇到以下2种情况时：

• 当前的值已经溢出了（超过了当前类型所能表示的范围里的数）
• 大类型向小类型转换
  对于溢出以后的值：
  正值：溢出的值 - 当前类型能表示的个数 = 实际值
  负值：溢出的值 - 当前类型能表示的个数 = 实际值

5）sizeof用于获得类型或者变量所占用的内存字节数，sizeof作用于数组名时，可以得到数组占用的内存。

6）C语言中字面量的默认类型：如2为int，0.2为double，\'2\'为char

1、数据类型与变量

1.1 C语言中的数据类型

初学阶段应掌握的类型：
整形：

• int：占用4个字节（32位(bit)），表示范围：-2147483648~2147483647(-2³¹ ~ 2³¹-1)。
• short：占用2个字节（16位(bit)），表示范围：-32678 ~ 32767。

浮点型：

• float：占用4个字节（32位(bit)），表示范围：-3.4 x 10³⁸ ~ 3.4 x 10³⁸。
• double：占用8个字节（64位(bit)），表示范围：-1.7 x 10^-308 ~ 3.4 x 10³⁰⁸。

字符型：

• char：占用1个字节内存（8位(bit)），表示范围：-128~127。字符数据使用单引号括起来。包括普通字符（英文字符类型，如\'D\',\'t\'）;无回显字符类型（无回显字符必须以反斜杠\'\\\'开头，是一种打印后在屏幕上看不到的字符，如换行符\'\\n\',制表符\'\\t\'，这是一个字符）；字符类型实际也是种整型。

各个数据类型的根本区别在于，所表示的内存大小不同。

1.2 C语言中变量的命名规则

• 字母（a-z, A-Z）、数字（0-9）、下划线（_）构成的字符序列
• 第一个字符必须为字符或者下划线（不能为数字）
• 大小写敏感（如name和Name是两个不同的变量名字）

// 小测试：以下哪些命名是合法的？（）
A.WORD        B.-abc        C.2c    D._1
E.m_test    F.a@b        G.c3    H._

// A、D、E、G、H合法

变量命名的规范：
1）见名知义：变量命名一定要一眼能看出这个变量的用途
2）便于阅读：可以遵循一些规范，如“驼峰规范”，方便自己和他人阅读、维护代码。

1.3 C语言中变量的定义

C语言中创建变量的语法：type name;

如下：
int n1;
double n2;
short n3;

初始化：在创建变量的同时，给变量一个值。
赋值：在创建变量之后，改变变量的值。

int n1;            // 定义变量，名为n1，类型为int
double hello;      // 定义变量，名为hello，类型为double

int n2 = 2;        // 定义变量，名为n2，类型为int，并初始化为2

n1 = 1;            // 赋值操作，改变n1的值，使其表示1

2、深入数据类型与变量

2.1 程序中数值的类型

C语言是类型严格的语言，字面量也有类型，使用字面量时也需要考虑字面量的类型。字面量的类型包括默认类型和指定类型，如：

• 默认类型：2为int，0.2为double，\'c\'为char
• 指定类型：0.2f为float（后缀f表示float）

每种类型都有自己的容量（所占内存的大小），如果将大类型的值赛道小类型的容器内，可能放不进，会溢出。

大类型赋值给小类型时，可能发生溢出：

• 当数值在小类型范围内 --> 赋值成功
• 当数值超过小类型的范围 --> 发生溢出

小类型可以安全的赋值给大类型：

• 浮点型赋值给整形，会发生截断 --> 小数部分丢失
• 整形赋值给浮点类型 --> 赋值成功

int a = 50000;    // valid：50000是一个字面量，默认类型为int，在int能表示的范围内

short b = 0;    // 0是一个字面量，默认类型为int，int到short类型的转换，可能出问题。
                // 实际上0在b能表示的范围内，所以能正常赋值

b = a;            // oops！赋值操作，改变b的值为int类型的50000，超过了b能表示的范围，坏了

// 输出：b = -15536。为何是该值，见summary

2.2 类型转换

C语言中不同类型的变量之间（变量与字面量之间）进行赋值或运算时，会发生类型转换。类型转换不改变原变量的值，仅仅是被赋值的变量的值发生改变，并且可能会不正常。

开发小知识：

• 开发环境（编译软件）由编辑器和编译器组成
• • 编辑器：负责程序的编写工作（字处理软件）
• • 编译器：负责程序的编译工作（文本转为二进制）
• C语言编译器检查类型的同时，可能做默认转换
• • short s = 2; // 字面量2，类型为int，被转换为short
• • double d = 2; // 字面量2，类型为int，被转换为double

默认类型转换：编译器知道字面量2的类型是int，但也明确的知道初始化操作可以成功（因为2在short可以表示的范围内），因此编译器就会悄悄的将2的int转换为short。
强制类型转换：也叫强制类型转换。规则：type name = （type）var；

int i = 40000;
short b = (short)i;

printf("i = %d\\n", i);  // i = 40000
printf("b = %d\\n", b);  // b = -25536

以上代码也验证了，类型转换不会改变原来变量的值，只是改变被赋值变量的值，且可能会发生异常（如b期望是40000，但实际输出是-25536，原因见summary4)）。

3、再论数据类型

3.1 如果值超过了类型所能表示的最大范围该怎么办

代码见2.2。40000超过了short能表示的范围，这时候表示的值是个奇怪的值。结论如下：

*当遇到以下2种情况时：*
1）当前的值已经溢出了（超过了当前类型所能表示的范围里的数）
2）大类型向小类型转换
对于溢出以后的值：
正值：溢出的值 - 当前类型能表示的个数 = 实际值
负值：溢出的值 - 当前类型能表示的个数 = 实际值

代码分析：

short b = 40000;    // output: -25536

// 40000是溢出后的值（正值）；short类型占用内存16bit，能表示2^16个数；
// 实际值 = 40000 - 2^16 = 40000 - 65536 == -25536

unsigned short s = 0;
s = s - 1;            // output: 65535
// -1是溢出后的值（负值）；short类型占用内存16bit，能表示2^16个数；
// 实际值 = -1 + 65536 = 65535

最后：程序运行时如果发生了越界：

• 大于类型最大值，则：运行结果回转到最小值附近
• 小于类型最小值，则：运行结果回转到最大值附近

3.2 sizeof关键字

sizeof用于获取类型或者变量所占用的内存大小（字节）
用法：
sizeof(type)
sizeof(variable)
sizeof variable // 此种方式并不为工程中常用

int var = 1;

printf("%d\\n", sizeof(var)); // 4
printf("%d\\n", sizeof(int)); // 4
printf("%d\\n", sizeof var ); // 4

3.3 补充知识

1）整型的扩展知识：
signed和unsigned可以与char、short、int组合使用

常规写法	完整写法	表示的数据范围
char	signed char	-128~127
unsigned char	unsigned char	0~255
short	signed short	-32768~32767
unsigned short	unsigned short	0~65535
int	signed int	-2147483648~2147483647
unsigned int	unsigned int	0~4294967295

2）对于打印输出，不同的类型值，要具体对应使用不同的格式化字符。

类型	对应的格式化字符	占用内存
int	%d	4
unsigned int	%u	4,(有无符号不影响占用的内存)
short	%d	2
char	%c, %d	1
long	%ld	4 / 8, 分别对应32位和64位编译器
long long	%lld	8
float	%f	4
double	%f	8

如果使用了不匹配的格式化字符，输出则可能有问题：

// eg.1
unsigned int u = 2147483648;
printf("u = %d\\n", u);  // -2147483648

printf("u = %u\\n", u);  // 2147483648

//eg.2
unsigned char c = 128;
printf("c = %d\\n", c);  // 128

例1中，为什么2147483648在unsigned int表示的范围内，第一次输出还是不对？
原因在于，%d格式化字符是针对有符号整型的，所以此时将u看做一个int，应用summary4)的计算方法，确实输出了-2147483648。如果按照正确的输出方式%u，则输出的是期望值2147483648。

例2中，unsigned char c的值是128，也是以%d的方式进行打印输出，此时128超过了signed char能表示的范围，为什么不像例1中打印出错呢？
原因在于，128这个值太小了，如果小于signed int能表示的最大值（2147483647），以%d方式打印就不会出错；如果大于了2147483647，那么%d打印就会出错了。

所以，数据什么样的类型，就严格用对应的格式化字符去匹配。

3）左值和右值
左值：可以出现在赋值符号左边的值，如：变量
右值：出现在赋值符号右边的值，如：变量、字面量、计算结果（为右值）

4）数据的表示（简略，见后续C进阶课程）
浮点类型（float&double）对数据的表示是不准确的
整数类型（char，short，int，long）对数据的表示是准确的
浮点类型与整数类型在内存中对数据的表示法完全不同

本文总结自“狄泰软件学院”唐佐林老师《C语言入门课程》。
如有错漏之处，恳请指正。