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前言
前面我们学习了c语言的一些基本知识和基础的语法，想必大家对c语言都有了自己的认识。
当然只是学习这些知识还是不够的，我们需要进行更加深入的学习。
从本章开始，我们将进行c语言进阶阶段的学习，所以难度会有所增加。
数据类型介绍
前面我们已经学习了基本的内置类型：
| char | //字符数据类型 |
| short | //短整型 |
| int | //整形 |
| long | //长整型 |
| long long | //更长的整形 |
| float | //单精度浮点数 |
| double | //双精度浮点数 |
//c语言有没有字符串类型？
c语言中没有字符串类型，但是c语言提供了字符串常量。
c语言中字符串的概念：以 null(‘ ’) 字节结尾的零个或多个字符，字符串通常储存在字符数组中
当一个字符串常量出现在一个表达式中时，表达式所使用的值就是这些字符所存储的地址，因此可以把字符串常量赋值给一个“指向字符的指针”。以及他们所占存储空间的大小。
类型的意义：
1. 使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
2. 如何看待内存空间的视角。
int main() { int a = 10;//创建空间后，这块空间的内容以整型的方式考虑和使用 char c = 'a';//创建空间后，以字符类型的方式考虑和使用 return 0; }
类型的基本归类
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]
无符号数：即有符号数的符号位表示为有效位。
例如：
#include<stdio.h> int main() { unsigned int a = -1; printf("%u", a); return 0; }
这里的-1是一个有符号数，当我们以无符号数打印时，最高位不再是符号位，且无符号数的原反补码相同，则它的所有位为1，打印出来是一个很大的数。
这里我们可以清楚的看出无符号与有符号数的区别。
注意：有符号中的 -128 就表示为 10000000。
并且我们可以推算出有符号char类型所能表示的范围是-128——127；无符号char类型所能表示的范围是0——255。同理也可以推算出其他类型的范围。
ps:char类型有无符号取决于编译器的类型 ，short,int,long均表示为有符号，前面加unsigned才表示为无符号
浮点数家族：
float
double
构造类型：
> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union
所谓数组类型，即去掉数组名后剩下的就是数组的类型。
例如：我们求一个变量的大小，可以通过它变量名求，也可以通过它的类型求大小。数组亦是如此。
int main() { int a = 10; int arr[10] = { 0 }; printf("%dn", sizeof(a));//4 printf("%dn", sizeof(int));//4 printf("%dn", sizeof(arr));//40 printf("%dn", sizeof(int [10]));//40 return 0; }
指针类型
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
空类型：
void 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。
void test(void) { printf("hehen"); } int main() { test(); return 0; }
整形在内存中的存储
我们之前讲过一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。
那接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的？
比如：
int a = 20; int b = -10;
我们知道为 a 分配四个字节的空间。 那如何存储？
下来了解下面的概念：
原码、反码、补码
计算机中的有符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。
三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位
三种表示方法各不相同。原码
直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。反码
将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到了补码
反码+1就得到补码。
正数的原、反、补码都相同。
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么呢？
在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理； 同时，加法和减法也可以统一处理（cpu只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路
例如：
int main() { int a = -1; //10000000000000000000000000000001--原码 //11111111111111111111111111111110--反码(原码符号位不变，其他位按位取反) //11111111111111111111111111111111--补码(补码+1) int b = 10;//正整数原反补相同 //00000000000000000000000000001010--原码 //00000000000000000000000000001010--反码 //00000000000000000000000000001010--补码 return 0; }
我们看看在内存中的存储：
内存中是以十六进制的形式储存的，那10应该表示为 00 00 00 0a，为什么这里会倒过来呢？？
大小端介绍
什么大端小端：
大端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中；
小端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。
为什么有大端和小端：
为什么会有大小端模式之分呢？这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8bit。但是在c语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如果将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
例如一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为高字节， 0x22为低字节。对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。我们常用的 x86 结构是小端模式，而 keil c51 则为大端模式。很多的arm，dsp都为小端模式。有些arm处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。
百度2015年系统工程师笔试题：
请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。（10分）
//代码1 #include <stdio.h> int check_sys() { int i = 1; //char*p = (char*)&i; return (*(char*)&i);//先将i的地址取出强制类型转换为char* //解引用后只会访问一个字节,且为最低位的那个字节 //如果是小端存储(01 00 00 00)则解引用后得到的是1 //如果是大端存储(00 00 00 01)则解引用后得到的是0 } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) { printf("小端n"); } else { printf("大端n"); } return 0; } //代码2 int check_sys()//这里我们后面讲到联合时再仔细讲解 { union { int i; char c; }un; un.i = 1; return un.c; }
练习
1. //输出什么？ #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毫无疑问是-1，虽然会进行整形提升，但所有位都是1并不会影响最后的结果。
c因为是一个无符号数，而这里%d是以有符号数da印，需要整型提升，所以应该是255。
下面程序输出什么？
2. #include <stdio.h> int main() { char a = -128; //-128的二进制位 //10000000000000000000000010000000 //11111111111111111111111101111111 //11111111111111111111111110000000 // a中存的二进制位 //100000000 printf("%un",a);//以无符号整形打印，需进行整形提升,左边补1 //11111111111111111111111110000000 4294967168 return 0; }
3. #include <stdio.h> int main() { char a = 128; //char类型的范围是-128到127，128按照二进制位转换其实就是-128，所以和上面相同 printf("%un",a); return 0; }
4. int i= -20; unsigned int j = 10; //-20 //10000000000000000000000000010100 原码 //11111111111111111111111111101011 反码 //11111111111111111111111111101100 补码 //10 //00000000000000000000000000001010 原反补 //i+j //11111111111111111111111111110110 补码 //11111111111111111111111111110101 反码 //10000000000000000000000000001010 原码 -10 printf("%dn", i+j); //按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数
5. unsigned int i; for(i = 9; i >= 0; i--)//i为无符号数恒大于0，条件恒成立，死循环 { printf("%un",i); }
6. int main() { char a[1000]; int i; for(i=0; i<1000; i++) { a[i] = -1-i;//a[0]=-1，且数组中数据类型为char，范围是-128到127 } printf("%d",strlen(a));//strlen遇到' '(0)就停止计数，而这里数组的第256个元素a[255]=0 return 0; //所以这里输出255 }
7. #include <stdio.h> unsigned char i = 0; int main() { for(i = 0;i<=255;i++)//i为无符号数且为char类型，i<=255恒成立，死循环 { printf("hello worldn"); } return 0; }
浮点型在内存中的存储
常见的浮点数：
3.14159 1e10 浮点数家族包括： float、double、long double 类型。 浮点数表示的范围：float.h中定义。
浮点数存储的例子：
int main() { int n = 9; float *pfloat = (float *)&n; printf("n的值为：%dn",n); printf("*pfloat的值为：%fn",*pfloat); *pfloat = 9.0; printf("num的值为：%dn",n); printf("*pfloat的值为：%fn",*pfloat); return 0; }
输出的结果是什么呢？
num 和 *pfloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？ 要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。
根据国际标准ieee（电气和电子工程协会） 754，任意一个二进制浮点数v可以表示成下面的形式：
- (-1)^s * m * 2^e
- (-1)^s表示符号位，当s=0，v为正数；当s=1，v为负数。
- m表示有效数字，大于等于1，小于2。
- 2^e表示指数位。
举例来说：
十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 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。
十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，s=1，m=1.01，e=2
注意：有些数字可能不能精确表示，例如0.3
ieee 754规定： 对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的8位是指数e，剩下的23位为有效数字m。
对于64位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的11位是指数e，剩下的52位为有效数字m。
ieee 754对有效数字m和指数e，还有一些特别规定。 前面说过， 1≤m<2 ，也就是说，m可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小数部分。
ieee 754规定，在计算机内部保存m时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字。以32位浮点数为例，留给m只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。
至于指数e，情况就比较复杂。
首先，e为一个无符号整数（unsigned int） 这意味着，如果e为8位，它的取值范围为0~255；如果e为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的e是可以出现负数的，所以ieee 754规定，存入内存时e的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的e，这个中间数是127；对于11位的e，这个中间数是1023。比如，2^10的e是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。
例如：
int main() { float f = 5.5f; //101.1 //科学计数法：(-1)^0*1.011*2^2 //s=0 //m=1.011 //e=2 +127存储 //二进制表示：0 10000001 01100000000000000000000 //十六进制： 40 b0 00 00 return 0; }
其中我们可以看出浮点数在内存中的存储，也是有大小端的。
然后，指数e从内存中取出还可以再分成三种情况：
e不全为0或不全为1
这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数e的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将有效数字m前加上第一位的1。 比如： 0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进制表示形式为:
0 01111110 00000000000000000000000
e全为0
这时，浮点数的指数e等于1-127（或者1-1023）即为真实值， 有效数字m不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。
e全为1
这时，如果有效数字m全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；
最后来解释一下前面的题：
int main() { int n = 9; //000000000000000000000000000001001 float* pfloat = (float*)&n; //将整形9的二进制位转化为浮点型，s=0，e为全0，所以可以表示近似为0 printf("n的值为：%dn", n); printf("*pfloat的值为：%fn", *pfloat); *pfloat = 9.0; //1001.0 //s=0,e=130(3+127),m=1001 //9.0在内存中的二进制:01000001000100000000000000000000 printf("num的值为：%dn", n);//这里打印的n是以9.0在内存中的二进制位以整形打印，所以结果不是9.0 printf("*pfloat的值为：%fn", *pfloat); return 0; }
总结
本篇文章就到这里了，希望能给你带来帮助，也希望您能够多多关注<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>的更多内容！
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