【C数据（一）】数据类型和变量你真的理解了吗？来看看这篇
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文章目录
- 前言
- 一、数据类型
- 1.1字符型
- 1.2 整型
- 1.3 浮点型
- 1.4 布尔类型
- 二、各种数据类型的⻓度
- 2.1 sizeof操作符
- 2.2 数据类型⻓度
- 2.3 sizeof中表达式不计算
- 三、signed 和 unsigned
- 四、数据类型的取值范围
- 总结
前言
一、数据类型
C语言主要的数据类型和变量的数据类型有：
- 基本数据类型：
-
整数类型：
char:字符类型，占1字节short:短整型，占2字节int:整型，占4字节long:长整型，占4或8字节long long:更长的整型，占8字节
-
浮点数类型：
float:单精度浮点数，占4字节double:双精度浮点数，占8字节
-
其他类型：
void:无类型bool:布尔类型C语言没有内置布尔类型bool,需要包含<stdbool.h>头文件
- 变量的数据类型：
- 自动变量：定义在函数或代码块内的变量，生命周期在函数或代码块结束后结束。
- 静态变量：使用static声明的变量，生命周期持续整个程序执行期间。
- 寄存器变量：使用
register声明，让变量存储在CPU寄存器中加快访问速度。- 外部变量：使用
extern声明的变量定义在其他源文件中。- 指针变量：用于存储地址的值。
- 数组变量：用于存储多个同类型数据元素。
- 结构体变量：用于存储不同类型数据元素的集合。
- 联合体变量：用于
存储占用相同内存空间的不同类型数据。- 枚举变量：用于定义一组相关常量的值。
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
int main()
{
// 基本数据类型
char ch = 'a'; // 字符类型
short num = 10; // 短整型
int age = 25; // 整型
long long bigNum = 1000000000; // 长长整型
// 浮点数类型
float price = 19.99; // 单精度浮点
double weight = 75.123; // 双精度浮点
// 其他类型
void func(); // 无类型
bool isMale = true; // 布尔类型
// 变量的数据类型
static int count = 0; // 静态变量
register int loop = 0; // 寄存器变量
int* pNum = &age; // 指针变量
int arr[10]; // 数组变量
struct Student
{
char name[20];
int id;
} stu; // 结构体变量
union Data
{
int x;
char c;
} data; // 联合体变量
enum Color { RED, GREEN, BLUE }; // 枚举变量
printf("char: %c, short: %d, int: %d\n", ch, num, age);
return 0;
}
1.1字符型
char
[signed] char
unsigned char
1.2 整型
//短整型
short [int]
[signed] short [int]
unsigned short [int]
//整型
int
[signed] int
unsigned int
//⻓整型
long [int]
[signed] long [int]
unsigned long [int]
//更⻓的整型
//C99中引⼊
long long [int]
[signed] long long [int]
unsigned long long [int]
1.3 浮点型
float
double
long double
1.4 布尔类型
C语⾔其实原来并没有为布尔值单独设置⼀个类型，⽽是使⽤整数0在
表示假，非零表示真。在C99中也引⼊了布尔类型，是专⻔表⽰真假的。
布尔类型的使⽤得包含头⽂件 <stdbool.h>
布尔类型变量的取值是：true或者false.
#define bool _Bool
#define false 0
#define true 1
用代码展示
_Bool flag = true;
if (flag)
printf("i like C\n");
二、各种数据类型的⻓度
2.1 sizeof操作符
C语言中的sizeof操作符用来计算数据类型或表达式所占用的内存字节数。
sizeof主要有以下几种用法：
- 计算数据类型大小
sizeof(类型名)
例如：
sizeof(int) // 4
sizeof(char) // 1
- 计算数组元素个数
sizeof(数组名) / sizeof(数组元素类型)
例如：
- 计算结构体大小
sizeof(结构体名)
例如：
- 计算表达式大小
sizeof(表达式)
例如：
C语言标准只规定
sizeof运算符返回一个无符号整数，但并没有明确指定返回值的具体类型。
这就可能导致程序的可移植性问题：
-
不同系统下，
sizeof返回值类型可能不同，使用不当类型的格式化输出可能会出错，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。 -
需要存储
sizeof结果的变量也需要使用正确的类型，否则可能会溢出或截断。
C语言提供了size_t类型来解决这个问题：
-
size_t是一个类型别名，它会被定义为当前系统下sizeof返回值的正确类型，可能是unsigned int、unsigned long等。 -
程序使用
size_t来存储和操作sizeof结果，就可以保证类型安全且可移植。 -
格式化输出时使用%zd，它会自动匹配size_t类型。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
printf("%zd\n", sizeof(a));
printf("%zd\n", sizeof a);//a是变量的名字，可以省略掉sizeof后边的()
printf("%zd\n", sizeof(int));
printf("%zd\n", sizeof(6 + 8.8));
return 0;
}
2.2 数据类型⻓度
您总结得很好，我重新梳理一下C语言主要数据类型的长度：
char: 1字节short: 2字节int: 32/64位系统通常为4字节long: 4字节long long: 8字节float: 4字节double:8字节void*: 与系统地址长度相同，32位系统为4字节，64位系统为8字节- size_t: 与系统地址长度相同，用来表示sizeof()函数返回值的类型
在 X86配置下的输出：
在 X64配置下的输出：
2.3 sizeof中表达式不计算
sizeof运算符计算的不是表达式的值，而是类型的大小。
更准确地说，sizeof运算符返回它操作数类型的大小，单位为字节。
如果操作数是一个类型，那么它直接返回该类型的大小;
如果操作数是一个表达式，那么它返回表达式类型的大小。
举个例子：
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
short s = 2;
int c = 30;
printf(" %zd\n", sizeof(int)); // 返回int类型大小，如4字节
printf(" %zd\n", sizeof(a)); // 返回int类型大小，如4字节，和sizeof(int)相同
printf(" %zd\n", sizeof(a + b)); // 返回int类型大小，如4字节，计算a + b的类型是int
printf(" %zd\n", sizeof(s = c + 1));
printf("s = %d\n", s);
return 0;
}
在sizeof(a + b)中：
-
a + b是一个表达式，计算结果是int类型
-
sizeof不计算a + b的实际值，而是直接返回其类型int的大小
-
sizeof(s = c + 1)s = c + 1是一个赋值表达式，计算c+1的值，结果是int类型- 但赋值的对象是
short类型变量s - 所以
sizeof返回short类型的大小，即2字节
-
sizeof返回类型大小，不计算表达式值 -
表达式计算和赋值可能涉及类型转换
sizeof在代码进⾏编译的时候，就根据表达式的类型确定了，类型的常⽤，⽽表达式的执⾏却要在程序运⾏期间才能执⾏，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。
三、signed 和 unsigned
signed和unsigned关键字用于指定整数类型的符号：
-
signed: 有符号整数类型，可以表示正数和负数。默认情况下所有整数类型(char、short、int、long)都是
signed的。 -
unsigned: 无符号整数类型，只能表示非负整数，范围比signed类型更大。
主要区别：
-
存储表示：
-
signed类型用二进制最高位表示数值的符号，正数为0,负数为1。 -
unsigned类型最高位都是数值本身，不表示符号。
-
-
数值范围：
-
signed类型的范围依赖于其位宽，如int为-2147483648到2147483647。 -
unsigned类型没有符号位，所以范围比signed类型更大，如uint为0到4294967295。
-
-
运算结果：
-
signed类型在一些运算中可能会发生溢出。 -
unsigned类型不会发生溢出，超出范围直接循环回到最小值。
-
小例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
unsigned int a = 10;
signed int b = 10;
a -= 20;
b -= 20;
printf("a = %zu\n", a);
printf("b = %zd\n", b);
return 0;
}
第一种分析：
- a为
unsigned int,范围0-4294967295- a原值为10,减20后为-10
- 但unsigned int没有负数表示，所以-10会溢出计算为最大值4294967295
- b为
signed int,范围-2147483648-2147483647- b原值为10,减20后为-10
- -10正好在
signed int范围内，所以结果正确输出为-10
- 这里
unsigned int和signed int在减法溢出后的表现不同：unsigned int溢出后取最大正值signed int保留数值的符号，输出负数
所以这个例子更清晰地展示了signed和unsigned类型在溢出情况下的区别。
二进制重新解释这道题：
题目中有两个变量：
-
unsigned int a,其范围为0-4294967295 -
signed int b,其范围为-2147483648-2147483647
开始时：
a = 10
b = 10
然后执行：
a -= 20
b -= 20
分析：
- 对于a来说，它是
unsigned int类型，没有负数表示。
当a-=20时，正确的二进制计算是：
a原值： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 (10)
a-=20: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 (-10,但unsigned int没有负数)
由于结果-10超出了unsigned int的范围，所以根据无符号溢出规则，高位溢出位被舍弃，结果保留为最大正值：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 溢出为4294967295
- 对于
b来说，它是signed int类型，可以表示负数。
当b-=20时，二进制计算是：
b原值： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 (10)
b-=20: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 (-10)
-10处于signed int的有效范围内，所以结果直接输出-10。
总之，通过这个例子可以清晰地看出：
unsigned int在溢出时结果取最大正值signed int根据符号位判断正负，直接输出结果
四、数据类型的取值范围
C语言主要的数据类型和其取值范围如下：
用二进制来解释C语言主要数据类型的取值范围：
它的高位为符号位：0表示正数，1表示负数。
char
- 1字节，表示为8位二进制
- 高位为符号位，0表示正数，1表示负数
- 所以取值范围是：0xxx xxxx ~ 0111 1111,即0~ 127为正数，-128 ~ -1为负数
unsigned char
- 也是1字节8位二进制
- 但没有符号位，所以全为数据位
- 取值范围是：0000 0000 ~ 1111 1111,即0~255
short
- 2字节，表示为16位二进制
- 高位为符号位，0表示正数，1表示负数
所以取值范围是：0xxx xxxx xxxx xxxx ~ 0111 1111 1111 1111,即0~ 32767为正数，-32768~ -1为负数 （这里的"xxx"代表低15位可以是0或者1,也就是数据位。）
unsigned short
- 也是2字节16位二进制
- 没有符号位，所以全为数据位
- 取值范围是：0000 0000 0000 0000 ~ 1111 1111 1111 1111,即0~65535
总结
以上归纳了C语言主要的数据类型分类，获取数据类型长度的方法，signed和unsigned的区别，以及各种数据类型在不同情况下的取值范围范围。感谢你的收看，如果文章有错误，可以指出，我不胜感激，让我们一起学习交流，如果文章可以给你一个帮助，可以给博主点一个小小的赞😘
