C/C++ 语言 零碎知识点的总结干货

Posted 2021-05-26 ～晨曦静竹～

  C/C++ 语言 零碎知识点的总结（2）

  在大三的有限时间中对自己所遇到过的C/C++知识点做学习记录，以便在自己遗忘之时回顾。

  若有朋友想了解其他知识点，传送门：C/C++ 语言 零碎知识点的总结 (1)

  首先，来观察下面一段简单的代码：

	# include<stdio.h>
	
	int main( int argc,char *argv[] ) {
	
		printf("%d",(unsigned char)-1);
		
		return 0;
}

  博主就开门见山了，运行结果：255

  或许会有朋友迷糊了，答案不应该是“-1”么？别急，博主这就为你慢慢解答。
  为了具体而又明确的解答该问题，我们需要引入概念： 对C/C++中 char类型数据 做一个新的学习和了解。

  C/C++语言中的char类型数据

  美国国家标准协会（ANSI）对char的定义是unsigned类型，而不像int/long/short等类型的数据即使不指定signed/unsigned时默认也为signed，这也使得char在C/C++的整型数据中显得最为独特的一个。

  ANSI C 提供了3种字符类型： char、signed char、unsigned char，三者均占1个字节（1字节8bit）。
  unsigned char，char类型变量的大小通常为1个字节（1字节=8个位），且属于整型。整型的每一种都有无符号（unsigned）和有符号（signed）两种类型（float和double总是带符号的），在默认情况下声明的整型变量都是有符号的类型（char有点特别），如果需要声明无符号类型时就用unsigned关键字对其声明。无符号版本和有符号版本的区别就是无符号类型能保存2倍于有符号类型的数据，比如 16位系统中一个int能存储的数据的范围为-32768~32767，而unsigned能存储的数据范围则是0~65535。
  char类型一般为1个字节即8个bit（无论32位或 64位操作系统），所以能存储的数据范围为-128~127，而 unsigned char则是0~255，字符型所存储的数据是用来表示字符的，例如ASCⅡ或Unicode 。
  另外，char在标准上虽然被定义为unsigned，但具体有无符号是由编译器所决定的，VC编译器、x86char定义为signed char，而ARM-linux-gcc却把char定义为 unsigned char。

  存储：

   数据在计算机中是以二进制补码形式储存的，但为了更好的与人交流，编译器通常会以十六进制形式对其处理。
   例如，-1在内存中实际上是以“11111111111111111111111111111111”的方式存储的，但编译器会在运算时处理为：0xFFFFFFFF（十六进制）

       计算机  补码存储顺序 简图

  类型转换：

  int/unsigned int变量赋值给 unsigned char变量 是会发生字节截断(9位和高于9位的将被程序自动丢弃)。

	unsigned int a = 0xFFFFFFF7;
	unsigned char b = (unsigned char)a;

  此时b的值为 0xF7。

  解答：

	printf("%d",(unsigned char)-1);

  通过简单讲解，我们就清楚了，在前面的代码中 -1 是以 “ 0xFFFFFFFF ” 的形式参与运算的，在被 unsigned char 强制转换后，发生了字节截断 的现象，变成 “0xFF” 的十六进制数，再按“%d”十进制输出时，就是255了，也就是char所能表示的最大范围数，你明白了么？

  (Signed)char与unsigned char的区别

  我们先来看如下实例代码：

	# include <stdio.h>
	void f(unsigned char v) {/* 若函数修改写为void f(char v){...}时，
								运行效果是一样的，
	因为，在普通的赋值，读写文件和网络字节字节流时char和unsigned char是没有区别的，都一个字节8个bit。*/
	
		char c=v;
		unsigned char uc = v;
		
		unsigned int a =c,b=uc;
		
		int i=c, j=uc;
		
			printf("--------------\\n");
			printf("%%c:%c,%c\\n",c,uc);
			printf("%%X:%X,%X\\n",c,uc);
			printf("%%u:%u,%u\\n",a,b);
			printf("%%d:%d,%d\\n",i,j);	
			
	}
	
	int main(){
	
		f(0x61);
		f(0x7F);
		f(0x80);


		return 0;
	}

  执行结果：

	--------------
	%c:a,a
	%X:61,61
	%u:97,97
	%d:97,97
	--------------
	%c:,
	%X:7F,7F
	%u:127,127
	%d:127,127
	--------------
	%c:�,�
	%X:FFFFFF80,80
	%u:4294967168,128
	%d:-128,128

  做为初学者，可能会对该代码的运行结果感到困惑，为什么会有如此结果呢？别急，帅气又友善的博主正在为你解答，哈哈哈。

  首先明确，在C语言中char是整数类型（integer type），因为在内存中char是整数二进制补码存储的。计算机用特定整数编码来表示特定的字符，其中最能代表的便是ASCLL码值，ASCLL码的取值范围为：0~127， 也就是说 char在0~127范围内为ACSLL码字符。
  注意: 这里0~127是指十进制 。

  而作为在0~127的数值范围内的字符时，char和unsigontned char是无区别的 ！！ 这也就很好的理解了，为什么在上述代码中，当传参为 “0x61” 或 “0x7F” 时char和unsigned的运行结果均一样：

0x61的运行结果：
	%c:a,a		
	%X:61,61
	%u:97,97	
	%d:97,97
	
0x7F的运行结果：
	%c:,
	%X:7F,7F
	%u:127,127
	%d:127,127

  由于所给字符数值均在ASCLL码的范围内，所以char和unsigned char是没有区别的，char或unsigned char无论赋值给谁，都为ACSLL码表所对应的值：

	unsigned int a =c,b=uc;	
	int i=c, j=uc;

  所以此时char或unsigned char无论赋值给int或是unsigned int，效果都是一样的，都为ASCLL码。

  不管用何种格式的输出：

		printf("%%c:%c,%c\\n",c,uc);
		printf("%%X:%X,%X\\n",c,uc);
		printf("%%u:%u,%u\\n",a,b);
		printf("%%d:%d,%d\\n",i,j);	

  都对应下图表中：

  查询ASCLL码值表，可以看到"0x61" 和 “0x7F” 分别是 字符 ‘a’ 和删除字符DEL，且0x7F是字符所能表示的最大值。

  若char的值超出ASCLL码的范围时：

  给函数 f 传入参数 "0x80" ，函数实际上变成了：

	char c='0x80';
	unsigned char uc = '0x80';
	
	unsigned int a =c,b=uc;
	
	int i=c, j=uc;
	
		printf("--------------\\n");
		printf("%%c:%c,%c\\n",c,uc);
		printf("%%X:%X,%X\\n",c,uc);
		printf("%%u:%u,%u\\n",a,b);
		printf("%%d:%d,%d\\n",i,j);	

  结果：
  ①

	--------------
	%c:�,�	

  由于 "0x80" 超出了ascll码所能表示的最大字符，所以出现了未定义字符：“�” 。
  ②

	%X:FFFFFF80,80
	%u:4294967168,128

  第二、三条输出结果的原因：因为char为signed有符号型字符占1个字节数据，而unsigned int和int是四个字节，当有符号(signed) char低字节的数据给高字节的数unsigned int和int赋值时，会对高位拓展，又因为编译器和系统的预先处理（会以十六进制存储），所以，有符号的char在%X格式输出时会原样输出：FFFFFF80,而十六进制数0xFFFFFF80的十进制为：4294967168，
也就是%u格式输出数。
  注意: 变量a是unsigned类型的int，所以无论是%u无符号十进制输出还是%d十进制输出，都会是4294967168 。

  不同的是无符型unsigned char在给高字节数据赋值时，无论何种数据，都不会拓展。

  总结：

  1. char和unsigned char在ASCLL码范围内是一致的，但当超出ASCLL码值就会发生高位扩展，且均以F填补 。

  2. 普通的赋值，读写文件和网络字节字节流时char和unsigned char是没有区别的，均是一个字节8个bit

  ③

	%d:-128,128

  为什么变量 i 的 “%d” 输出会是-128呢？相信你已理解前文中存储一块的相关介绍了。由于数据是以十六进制存储的，而十六进制凡以F开头的数，均为负数，也就是说char在高位拓展时就已转成了负数，且int是有符型数据，所以，int i无论以何种进制输出，int i均为负。


  感谢各位路过的小可爱们能和博主共同学习进步，今天是周天，博主也在教室中对C/C++中char的知识点断断续续的总结完毕了，期待下次跟大家学习分享。