前言
前面我們學(xué)習(xí)了C語(yǔ)言的一些基本知識(shí)和基礎(chǔ)的語(yǔ)法，想必大家對(duì)C語(yǔ)言都有了自己的認(rèn)識(shí)。
當(dāng)然只是學(xué)習(xí)這些知識(shí)還是不夠的，我們需要進(jìn)行更加深入的學(xué)習(xí)。
從本章開始，我們將進(jìn)行C語(yǔ)言進(jìn)階階段的學(xué)習(xí)，所以難度會(huì)有所增加。
數(shù)據(jù)類型介紹
前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了基本的內(nèi)置類型：
| char | //字符數(shù)據(jù)類型 |
| short | //短整型 |
| int | //整形 |
| long | //長(zhǎng)整型 |
| long long | //更長(zhǎng)的整形 |
| float | //單精度浮點(diǎn)數(shù) |
| double | //雙精度浮點(diǎn)數(shù) |
//C語(yǔ)言有沒有字符串類型？
C語(yǔ)言中沒有字符串類型，但是C語(yǔ)言提供了字符串常量。
C語(yǔ)言中字符串的概念：以 NULL('\0') 字節(jié)結(jié)尾的零個(gè)或多個(gè)字符，字符串通常儲(chǔ)存在字符數(shù)組中
當(dāng)一個(gè)字符串常量出現(xiàn)在一個(gè)表達(dá)式中時(shí)，表達(dá)式所使用的值就是這些字符所存儲(chǔ)的地址，因此可以把字符串常量賦值給一個(gè)“指向字符的指針”。以及他們所占存儲(chǔ)空間的大小。
類型的意義：
1. 使用這個(gè)類型開辟內(nèi)存空間的大小（大小決定了使用范圍）。
2. 如何看待內(nèi)存空間的視角。
int main()
{
int a = 10;//創(chuàng)建空間后，這塊空間的內(nèi)容以整型的方式考慮和使用
char c = 'a';//創(chuàng)建空間后，以字符類型的方式考慮和使用
return 0;
}
類型的基本歸類
整形家族：
char
unsigned char
signed charshort
unsigned short [int]
signed short [int]int
unsigned int
signed intlong
unsigned long [int]
signed long [int]
無(wú)符號(hào)數(shù)：即有符號(hào)數(shù)的符號(hào)位表示為有效位。
例如：
#include<stdio.h>
int main()
{
unsigned int a = -1;
printf("%u", a);
return 0;
}
這里的-1是一個(gè)有符號(hào)數(shù)，當(dāng)我們以無(wú)符號(hào)數(shù)打印時(shí)，最高位不再是符號(hào)位，且無(wú)符號(hào)數(shù)的原反補(bǔ)碼相同，則它的所有位為1，打印出來(lái)是一個(gè)很大的數(shù)。
這里我們可以清楚的看出無(wú)符號(hào)與有符號(hào)數(shù)的區(qū)別。
注意：有符號(hào)中的 -128 就表示為 10000000。
并且我們可以推算出有符號(hào)char類型所能表示的范圍是-128――127；無(wú)符號(hào)char類型所能表示的范圍是0――255。同理也可以推算出其他類型的范圍。
ps:char類型有無(wú)符號(hào)取決于編譯器的類型 ，short,int,long均表示為有符號(hào)，前面加unsigned才表示為無(wú)符號(hào)
浮點(diǎn)數(shù)家族：
float
double
構(gòu)造類型：
> 數(shù)組類型
> 結(jié)構(gòu)體類型 struct
> 枚舉類型 enum
> 聯(lián)合類型 union
所謂數(shù)組類型，即去掉數(shù)組名后剩下的就是數(shù)組的類型。
例如：我們求一個(gè)變量的大小，可以通過它變量名求，也可以通過它的類型求大小。數(shù)組亦是如此。
int main()
{
int a = 10;
int arr[10] = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(a));//4
printf("%d\n", sizeof(int));//4
printf("%d\n", sizeof(arr));//40
printf("%d\n", sizeof(int [10]));//40
return 0;
}
指針類型
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
空類型：
void 表示空類型（無(wú)類型）
通常應(yīng)用于函數(shù)的返回類型、函數(shù)的參數(shù)、指針類型。
void test(void)
{
printf("hehe\n");
}
int main()
{
test();
return 0;
}
整形在內(nèi)存中的存儲(chǔ)
我們之前講過一個(gè)變量的創(chuàng)建是要在內(nèi)存中開辟空間的。空間的大小是根據(jù)不同的類型而決定的。
那接下來(lái)我們談?wù)剶?shù)據(jù)在所開辟內(nèi)存中到底是如何存儲(chǔ)的？
比如：
int a = 20; int b = -10;
我們知道為 a 分配四個(gè)字節(jié)的空間。 那如何存儲(chǔ)？
下來(lái)了解下面的概念：
原碼、反碼、補(bǔ)碼
計(jì)算機(jī)中的有符號(hào)數(shù)有三種表示方法，即原碼、反碼和補(bǔ)碼。
三種表示方法均有符號(hào)位和數(shù)值位兩部分，符號(hào)位都是用0表示“正”，用1表示“負(fù)”，而數(shù)值位
三種表示方法各不相同。
原碼
直接將二進(jìn)制按照正負(fù)數(shù)的形式翻譯成二進(jìn)制就可以。反碼
將原碼的符號(hào)位不變，其他位依次按位取反就可以得到了補(bǔ)碼
反碼+1就得到補(bǔ)碼。
正數(shù)的原、反、補(bǔ)碼都相同。
對(duì)于整形來(lái)說(shuō)：數(shù)據(jù)存放內(nèi)存中其實(shí)存放的是補(bǔ)碼。
為什么呢？
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來(lái)表示和存儲(chǔ)。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理； 同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器）此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過程是相同的，不需要額外的硬件電路
例如：
int main()
{
int a = -1;
//10000000000000000000000000000001--原碼
//11111111111111111111111111111110--反碼(原碼符號(hào)位不變，其他位按位取反)
//11111111111111111111111111111111--補(bǔ)碼(補(bǔ)碼+1)
int b = 10;//正整數(shù)原反補(bǔ)相同
//00000000000000000000000000001010--原碼
//00000000000000000000000000001010--反碼
//00000000000000000000000000001010--補(bǔ)碼
return 0;
}
我們看看在內(nèi)存中的存儲(chǔ)：
內(nèi)存中是以十六進(jìn)制的形式儲(chǔ)存的，那10應(yīng)該表示為 00 00 00 0a，為什么這里會(huì)倒過來(lái)呢？？
大小端介紹
什么大端小端：
大端（存儲(chǔ)）模式，是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的高地址中，而數(shù)據(jù)的高位，保存在內(nèi)存的低地址中；
小端（存儲(chǔ)）模式，是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的低地址中，而數(shù)據(jù)的高位,，保存在內(nèi)存的高地址中。
為什么有大端和小端：
為什么會(huì)有大小端模式之分呢？這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，我們是以字節(jié)為單位的，每個(gè)地址單元都對(duì)應(yīng)著一個(gè)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)為8bit。但是在C語(yǔ)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(duì)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(gè)字節(jié)，那么必然存在著一個(gè)如果將多個(gè)字節(jié)安排的問題。因此就導(dǎo)致了大端存儲(chǔ)模式和小端存儲(chǔ)模式。
例如一個(gè) 16bit 的 short 型 x ，在內(nèi)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(duì)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(jié)構(gòu)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(lái)選擇是大端模式還是小端模式。
百度2015年系統(tǒng)工程師筆試題：
請(qǐng)簡(jiǎn)述大端字節(jié)序和小端字節(jié)序的概念，設(shè)計(jì)一個(gè)小程序來(lái)判斷當(dāng)前機(jī)器的字節(jié)序。（10分）
//代碼1
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
int i = 1;
//char*p = (char*)&i;
return (*(char*)&i);//先將i的地址取出強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為char*
//解引用后只會(huì)訪問一個(gè)字節(jié),且為最低位的那個(gè)字節(jié)
//如果是小端存儲(chǔ)(01 00 00 00)則解引用后得到的是1
//如果是大端存儲(chǔ)(00 00 00 01)則解引用后得到的是0
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
//代碼2
int check_sys()//這里我們后面講到聯(lián)合時(shí)再仔細(xì)講解
{
union
{
int i;
char c;
}un;
un.i = 1;
return un.c;
}
練習(xí)
1.
//輸出什么？
#include <stdio.h>
int main()
{
char a= -1;
signed char b=-1;
unsigned char c=-1;
//00000000000000000000000011111111
printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
return 0;
}
a和b毫無(wú)疑問是-1，雖然會(huì)進(jìn)行整形提升，但所有位都是1并不會(huì)影響最后的結(jié)果。
c因?yàn)槭且粋€(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)，而這里%d是以有符號(hào)數(shù)da印，需要整型提升，所以應(yīng)該是255。
下面程序輸出什么？
2.
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
//-128的二進(jìn)制位
//10000000000000000000000010000000
//11111111111111111111111101111111
//11111111111111111111111110000000
// a中存的二進(jìn)制位
//100000000
printf("%u\n",a);//以無(wú)符號(hào)整形打印，需進(jìn)行整形提升,左邊補(bǔ)1
//11111111111111111111111110000000 4294967168
return 0;
}
3.
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
//char類型的范圍是-128到127，128按照二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換其實(shí)就是-128，所以和上面相同
printf("%u\n",a);
return 0;
}
4.
int i= -20;
unsigned int j = 10;
//-20
//10000000000000000000000000010100 原碼
//11111111111111111111111111101011 反碼
//11111111111111111111111111101100 補(bǔ)碼
//10
//00000000000000000000000000001010 原反補(bǔ)
//i+j
//11111111111111111111111111110110 補(bǔ)碼
//11111111111111111111111111110101 反碼
//10000000000000000000000000001010 原碼 -10
printf("%d\n", i+j);
//按照補(bǔ)碼的形式進(jìn)行運(yùn)算，最后格式化成為有符號(hào)整數(shù)
5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)//i為無(wú)符號(hào)數(shù)恒大于0，條件恒成立，死循環(huán)
{
printf("%u\n",i);
}
6.
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;//a[0]=-1，且數(shù)組中數(shù)據(jù)類型為char，范圍是-128到127
}
printf("%d",strlen(a));//strlen遇到'\0'(0)就停止計(jì)數(shù)，而這里數(shù)組的第256個(gè)元素a[255]=0
return 0; //所以這里輸出255
}
7.
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)//i為無(wú)符號(hào)數(shù)且為char類型，i<=255恒成立，死循環(huán)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}
浮點(diǎn)型在內(nèi)存中的存儲(chǔ)
常見的浮點(diǎn)數(shù)：
3.14159 1E10 浮點(diǎn)數(shù)家族包括： float、double、long double 類型。 浮點(diǎn)數(shù)表示的范圍：float.h中定義。
浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)的例子：
int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值為：%d\n",n);
printf("*pFloat的值為：%f\n",*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值為：%d\n",n);
printf("*pFloat的值為：%f\n",*pFloat);
return 0;
}
輸出的結(jié)果是什么呢？
num 和 *pFloat 在內(nèi)存中明明是同一個(gè)數(shù)，為什么浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)的解讀結(jié)果會(huì)差別這么大？ 要理解這個(gè)結(jié)果，一定要搞懂浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示方法。
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)） 754，任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式：
- (-1)^S * M * 2^E
- (-1)^s表示符號(hào)位，當(dāng)s=0，V為正數(shù)；當(dāng)s=1，V為負(fù)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。
舉例來(lái)說(shuō)：
十進(jìn)制的5.0，寫成二進(jìn)制是 101.0 ，相當(dāng)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(jìn)制的-5.0，寫成二進(jìn)制是 -101.0 ，相當(dāng)于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2
注意：有些數(shù)字可能不能精確表示，例如0.3
IEEE 754規(guī)定： 對(duì)于32位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)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(duì)于64位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。
IEEE 754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別規(guī)定。 前面說(shuō)過， 1≤M<2 ，也就是說(shuō)，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(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí)，默認(rèn)這個(gè)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(shí)候，只保存01，等到讀取的時(shí)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(diǎn)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(fù)雜。
首先，E為一個(gè)無(wú)符號(hào)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(xué)計(jì)數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)的，所以IEEE 754規(guī)定，存入內(nèi)存時(shí)E的真實(shí)值必須再加上一個(gè)中間數(shù)，對(duì)于8位的E，這個(gè)中間數(shù)是127；對(duì)于11位的E，這個(gè)中間數(shù)是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，必須保存成10+127=137，即10001001。
例如：
int main()
{
float f = 5.5f;
//101.1
//科學(xué)計(jì)數(shù)法：(-1)^0*1.011*2^2
//S=0
//M=1.011
//E=2 +127存儲(chǔ)
//二進(jìn)制表示：0 10000001 01100000000000000000000
//十六進(jìn)制： 40 B0 00 00
return 0;
}
其中我們可以看出浮點(diǎn)數(shù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)，也是有大小端的。
然后，指數(shù)E從內(nèi)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(shí)，浮點(diǎn)數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計(jì)算值減去127（或1023），得到真實(shí)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(jìn)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(diǎn)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(bǔ)齊0到23位00000000000000000000000，則其二進(jìn)制表示形式為:
0 01111110 00000000000000000000000
E全為0
這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023）即為真實(shí)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(shí)，如果有效數(shù)字M全為0，表示±無(wú)窮大（正負(fù)取決于符號(hào)位s）；
最后來(lái)解釋一下前面的題：
int main()
{
int n = 9;
//000000000000000000000000000001001
float* pFloat = (float*)&n;
//將整形9的二進(jìn)制位轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)型，S=0，E為全0，所以可以表示近似為0
printf("n的值為：%d\n", n);
printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);
*pFloat = 9.0;
//1001.0
//S=0,E=130(3+127),M=1001
//9.0在內(nèi)存中的二進(jìn)制:01000001000100000000000000000000
printf("num的值為：%d\n", n);//這里打印的n是以9.0在內(nèi)存中的二進(jìn)制位以整形打印，所以結(jié)果不是9.0
printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);
return 0;
}
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望能給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注服務(wù)器之家的更多內(nèi)容！
原文鏈接：https://blog.csdn.net/Edward_Asia/article/details/119645045
