數(shù)據(jù)類型介紹

內置類型（C語言本身就具有的類型）：

char       //字符數(shù)據(jù)類型
short      //短整型
int        //整形
long       //長整型
long long  //更長的整形
float      //單精度浮點型
double     //雙精度浮點型

類型的意義：
1.使用這個類型開辟內存空間的大?。ù笮Q定了使用的范圍）
2.如何看待內存空間的視角

類型的基本歸類

整形家族：

char
 	unsigned char
 	signed char
 	
short
 	unsigned short [int]
 	signed short [int]
 	
int
	unsigned int
	signed int
	
long
 	unsigned long [int]
 	signed long [int]

注：字符類型底層存儲的是這個字符的ASCII值，ASCII值是個整數(shù)

浮點數(shù)家族：

float
double

構造類型（自定義類型）：

• 數(shù)組類型

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10];  // int [10]是arr的類型
	int arr2[5];   //int [5]是arr2的類型   
    //這兩個數(shù)組的類型是不同的 
	return 0;
}

注：數(shù)組類型是一種自定義類型數(shù)組放幾個元素自己指定，數(shù)組的類型也可以自己指定

• 結構體類型 struct
• 枚舉類型 enum
• 聯(lián)合類型 union

指針類型：

int *pi
char *pc
float *pf
void *pv

空類型

void 表示空類型（無類型）

通常應用于：
函數(shù)的返回類型  void test（）;
函數(shù)的參數(shù)     void test（void）;
指針類型       void *pv;

整形在內存中的存儲

注：

• 數(shù)據(jù)在內存中以二進制的形式存儲
• 對于整數(shù)而言整數(shù)的二進制表示有三種表示形式：原碼、反碼、補碼
• 對正整數(shù)而言正整數(shù)的原碼、反碼、補碼相同
• 對負整數(shù)而言負整數(shù)的原碼、反碼、補碼不同，原碼、反碼、補碼是要進行計算的
• 對負整數(shù)而言負整數(shù)的原碼、反碼、補碼有三種表示方法均有三種符號位和數(shù)值為兩部分，符號位（二進制中的最高位）都是用0表示的正，用1表示負，而數(shù)值位三種表示方法個不相同。按照數(shù)據(jù)的數(shù)值直接寫出的二進制序列就是原碼。原碼的符號位不變，其他位按位取反，得到的就是反碼。反碼+1得到的就是補碼。
• 整數(shù)在內存中是以二進制補碼的形式存儲的

總結：

原碼、反碼、補碼
計算機中的有符號數(shù)有三種表示方法，即原碼、反碼和補碼。
三種表示方法均有符號位和數(shù)值位兩部分，符號位都是用0表示“正”，用1表示“負”，而數(shù)值位三種表示方法各不相同。

原碼：直接將二進制按照正負數(shù)的形式翻譯成二進制就可以。
反碼：將原碼的符號位不變，其他位依次按位取反就可以得到了。
補碼：反碼+1就得到補碼。

正數(shù)的原、反、補碼都相同。
對于整形來說：數(shù)據(jù)存放內存中其實存放的是補碼。

使用補碼存儲數(shù)據(jù)的原因：

內存中的數(shù)據(jù)是以補碼的形式存儲的，這樣CPU使用補碼進行計算才能得出正確的結果

在計算機中，數(shù)值一律用補碼來表示和存儲。原因在于，使用補碼，可以將符號位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；同時，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器）此外，補碼與原碼相互轉換，其運算過程是相同的（即取反，在+1），不需要額外的硬件電路。

大小端介紹

實例一：

不管是整數(shù)里面的正整數(shù)還是負整數(shù)，發(fā)現(xiàn)在當前編譯器底下，這些補碼都是倒著存儲的

大小端定義：

• 大端（存儲）模式（大端字節(jié)序），是指數(shù)據(jù)的低位保存在內存的高地址中，而數(shù)據(jù)的高位，保存在內存的低地址中。
• 小端（存儲）模式（小端字節(jié)序），是指數(shù)據(jù)的低位保存在內存的低地址中，而數(shù)據(jù)的高位，保存在內存的高地址中。

當前編譯器采用的是小端字節(jié)序的存儲模式

大端字節(jié)序和小端字節(jié)序存在的意義

在計算機系統(tǒng)中，我們是以字節(jié)為單位的，每個地址單元都對應著一個字節(jié)，一個字節(jié)為8bit。但是在C語言中除了8bit的char之外，還有16bit的short型，32bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對于位數(shù)大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個字節(jié)，那么必然存在著一個如果將多個字節(jié)安排的問題。因此就導致了大端存儲模式和小端存儲模式。

例如一個 16bit 的 short 型 x ，在內存中的地址為 0x0010 ， x 的值為 0x1122 ，那么 0x11為高字節(jié)， 0x22為低字節(jié)。對于大端模式，就將 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中，0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，剛好相反。我們常用的 X86 結構是小端模式，而 KEIL C51 則為大端模式。很多的ARM，DSP都為小端模式。有些ARM處理器還可以由硬件來選擇是大端模式還是小端模式。

實例二（經典面試題）：

請簡述大端字節(jié)序和小端字節(jié)序的概念，設計一個小程序來判斷當前機器的字節(jié)序。

優(yōu)化：

int check_sys()
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a;//返回1表示小段，返回0表示大段
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

整形在內存中的存儲的相關練習

實例一：

//輸出的是什么
#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = -1;
	signed char b = -1;
	unsigned char c = -1;
	printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n", a, b, c);
	return 0;
}

運行結果

分析

注：

• %d打印是以原碼的形式進行打印的。
• char類型到底是unsigned char類型還是signed char類型，C語言標準并沒有規(guī)定取決于編譯器，但是大部分編譯器底下char類型指的是signed char類型
• int類型指的是signed char類型
• short類型指的是signed short類型

實例二：

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = -128;
	printf("%u\n", a);  //%u表示打印的是無符號數(shù)
	return 0;
}

運行結果

分析

注：無符號整數(shù)的原、反、補碼相同

實例三：

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = 128;
	printf("%u\n", a);
	return 0;
}

運行結果

分析

補充：

• char類型如果在內存中存儲的是10000000二進制序列，這個數(shù)字是不能計算的因為這個二進制序列不能再減一了，這個二進制序列直接就會被當成-128（直接被解析成-128）。
• 有符號char類型的取值范圍是[-128，127]
• 無符號char類型的取值范圍是[0，255]

實例四：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int i = -20;
	unsigned int j = 10;
	printf("%d\n", i + j);
	return 0;
}

運行結果

分析

實例五：

#include<stdio.h>
int main()
{
	unsigned int i;
	for (i = 9;i >= 0;i--)
	{
		printf("%u\n", i);
	}
	return 0;
}

運行結果：死循環(huán)

分析：

當i為unsigned int類型時，它是恒大于等于零的，for循環(huán)中的判斷條件是i>=0是恒為真的，因此該循環(huán)為死循環(huán)。（因為當i為負數(shù)時會將i轉化為較大的正整數(shù)（因為i為unsigned int類型））

實例六：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0;i < 1000;i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d", strlen(a));
	return 0;
}

運行結果

分析

補充

實例七：

#include<stdio.h>
unsigned char i=0;
int main()
{
	
	for (i = 0;i <=255;i++)
	{
		printf("hello world\n");
	}
	return 0;
}

運行結果：死循環(huán)

分析

當i為unsigned char類型時，它的范圍是[0，255]，它是恒小于等于255的，for循環(huán)中的判斷條件是i<=255是恒為真的，無論i為何值判斷條件恒為真，因此該循環(huán)為死循環(huán)。（當i=256（i最大為255）是會把i轉化為0（i為unsigned char類型）從而進行死循環(huán)。）

浮點型在內存中的存儲

常見的浮點數(shù)：

3.14159 
1E10   //1.0*10^10

浮點數(shù)家族包括： float、double、long double 類型。

注：大多數(shù)編譯器不支持long double 類型，這是C99中才引入的類型

浮點數(shù)表示的范圍：float.h中定義

整形表示的范圍：limits.h中定義

注：

• 對于整形家族它們的取值范圍定義在limits.h的頭文件里
• 對于浮點型家族這些變量創(chuàng)建類型和取值范圍是定義在float.h的頭文件里
• C語言中,雙精度浮點(double)型，占8 個字節(jié)（64位）內存空間。其數(shù)值范圍為1.7E-308～1.7E+308，雙精度完全保證的有效數(shù)字是15位，16位只是部分數(shù)值有保證，而單精度保證7位有效數(shù)字，部分數(shù)值有8位有效數(shù)。
• 單精度浮點數(shù)%f輸出float類型，輸出6位小數(shù)；雙精度浮點數(shù)用%lf格式輸出，輸出6位小數(shù)。

浮點數(shù)的存儲

注：浮點數(shù)和整數(shù)在內存中存儲的方式一定是有區(qū)別的

浮點型在內存中的存儲相關介紹

根據(jù)國際標準IEEE（電氣和電子工程協(xié)會） 754，任意一個二進制浮點數(shù)V可以表示成下面的形式：

(-1)^S * M * 2^E
(-1)^s表示符號位，當s=0，V為正數(shù)；當s=1，V為負數(shù)。
M表示有效數(shù)字，大于等于1，小于2。
2^E表示指數(shù)位

舉例：

• 十進制的5.0，寫成二進制是 101.0 ，相當于 1.01×2^2 。 那么，按照上面V的格式，可以得出s=0，M=1.01，E=2。

• 十進制的-5.0，寫成二進制是 -101.0 ，相當于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2。

• 十進制的5.5，寫成二進制是 101.1 ，相當于 1.011×2^2 。那么，s=0，M=1.011，E=2。

IEEE 754規(guī)定對于32位的浮點數(shù)（float類型），最高的1位是符號位s，接著的8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。

對于64位的浮點數(shù)（double類型），最高的1位是符號位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。

浮點數(shù)在內存中存儲：

IEEE 754對有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別規(guī)定。 前面說過， 1≤M<2 ，也就是說，M可以寫成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小數(shù)部分。

IEEE 754規(guī)定，在計算機內部保存M時，默認這個數(shù)的第一位總是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的時候，只保存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節(jié)省1位有效數(shù)字。以32位浮點數(shù)為例，留給M只有23位，將第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效數(shù)字。

至于指數(shù)E，情況就比較復雜。

首先，E為一個無符號整數(shù)（unsigned int） 這意味著，如果E為8位，它的取值范圍為0~ 255；如果E為11位，它的取值范圍為0~2047。但是，我們知道，科學計數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負數(shù)的，所以IEEE 754規(guī)定，存入內存時E的真實值必須再加上一個中間數(shù)，對于8位的E，這個中間數(shù)是127；對于11位的E，這個中間數(shù)是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮點數(shù)時，必須保存成10+127=137，即10001001。

浮點數(shù)在內存中取出：

然后，指數(shù)E從內存中取出還可以再分成三種情況：

E不全為0或不全為1
這時，浮點數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計算值減去127（或1023），得到真實值，再將有效數(shù)字M前加上第一位的1。 比如： 0.5（1/2）的二進制形式為0.1，由于規(guī)定正數(shù)部分必須為1，即將小數(shù)點右移1位，則為1.0*2^(-1)，其階碼為-1+127=126，表示為01111110，而尾數(shù)1.0去掉整數(shù)部分為0，補齊0到23位00000000000000000000000，則其二進制表示形式為

0 01111110 00000000000000000000000

E全為0
這時，浮點數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023）即為真實值， 有效數(shù)字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)。這樣做是為了表示±0，以及接近于0的很小的數(shù)字。

E全為1
這時，如果有效數(shù)字M全為0，表示±無窮大（正負取決于符號位s）。

注：IEEE 754規(guī)定浮點數(shù)可以這樣拆分而C語言是按照IEEE 754這樣的方式進行存儲的，其中C++也是這樣存儲的（其他語言不確定）。

實例一：

實例二：

分析：

• 0x00000009 還原成浮點數(shù)就成了 0.000000 ：首先將 0x00000009 拆分，得到第一位符號位s=0，后面8位的指數(shù) E=00000000 ，最后23位的有效數(shù)字M=000 0000 0000 0000 00001001。

9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

• 由于指數(shù)E全為0，所以符合上面的第二種情況。因此浮點數(shù)V就寫成： V=(-1)^0 ×0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2 ^ (-146) ，顯然V是一個很小的接近于0的正數(shù)，所以用十進制小數(shù)表示就是0.000000。
• 第二部分中浮點數(shù)9.0還原成整數(shù)就成了1091567616：首先，浮點數(shù)9.0等于二進制的1001.0，即1.001×2^3。

9.0 -> 1001.0 ->(-1)^01.0012^3 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130

• 那么，第一位的符號位s=0，有效數(shù)字M等于001后面再加20個0，湊滿23位，指數(shù)E等于3+127=130，即10000010。 所以，寫成二進制形式，應該是s+E+M，即

0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

• 這個32位的二進制數(shù)，還原成十進制，正是 1091567616

注： %f打印浮點數(shù)時只打印小數(shù)點后面的六位

補充：上面的代碼思路是按整數(shù)或者浮點數(shù)的形式存儲到內存，再以浮點數(shù)或者整數(shù)的形式從內存中取出。但是這種思路將整數(shù)或者浮點數(shù)的形式存儲到內存，再以整數(shù)或者浮點數(shù)的形式從內存中取出，再以浮點數(shù)或者整數(shù)的形式進行打印這樣的思路是不對的。

eg：

int main()
{
	float f=9.0f;
	printf("%d\n",f);
	return 0;
}  

注：C語言中printf用%d輸出float類型數(shù)據(jù)，或以%f輸出int型數(shù)據(jù)的結果文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-437514.html

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