C语言--01基础数据类型

1.整型

概念：表达整数类型的数据
语法：

int a = 123; // 定义了一个专门用来存储整数的变量a 
a = 456 ;

需要注意的地方：

int 的本意是 integer，即整数的意思
int a 代表在内存中开辟一块小区域，称为 a，用来存放整数，a 一般被称为变量(他的值可以被改变)。
变量 a 所占内存大小，在不同的系统中是不一样的，64位、 32位系统典型的大小是4个字节
变量 a 有固定的大小，因此也有取值范围，典型的范围是：-2147483648到2147483647

int Max = 50 ;
整型修饰符
- short：用来缩短整型变量的尺寸，减少取值范围并节省内存，称为短整型, （32位、64位）它会使得整形变为原本的一半
- long：用来增长整型变量的尺寸，增大取值范围并占用更多内存，称为长整型，（64位）它会使得整形从原本的4字节增加到8字节。
- long long：用来增长整型变量的尺寸，增大取值范围并占用更多内存，称为长长整型（32位）系统中使得整型从4字节提升位8字节。
- unsigned：用来去除整型变量的符号位，使得整型变量只能表达非负整数

short int a; // 短整型  32 、 64 位系统中 尺寸为 2字节
long int b;  // 长整型  32位系统中尺寸位 4字节   64位系统中尺寸位 8字节
long long int c; // 长长整型  32位系统中尺寸位 8字节   64位系统中尺寸位 8字节

unsigned int e;  // 无符号整型  所占的内存大小不变，只不过不需要描述正负符号，因此他只能表达正整数

unsigned short int f; // 无符号短整型
unsigned long int g;  // 无符号长整型
unsigned long long int h; // 无符号长长整型

使用整型修饰符后，关键字 int 可以被省略：
- 这些修饰符默认用于修饰整型类型，因此省略后它依然表示一种整型

short a; // 短整型
long b;  // 长整型
long long c; // 长长整型

unsigned e;  // 无符号整型

unsigned short f; // 无符号短整型
unsigned long g;  // 无符号长整型
unsigned long long h; // 无符号长长整型

符号位：
- 符号位位于整数类型的二进制位中最高的一位
- 有符号的整型数据，首位（最高位）为符号位，0表示正数，1表示负数。
- 无符号的整形数据，没有符号位。
溢出：

- 超过数据所能表达的范围，称为溢出，就像汽车里程表，最大值和最小值是相邻的
编码形式：
- 原码：正数直接使用二进制来表达，比如a=100，在内存中是 00…001100100
- 补码：负数用绝对值取反加一来表达，比如a=-3，在内存中是11…1111111101
  - 补码 = 源码 --> 取反 --> 加1

- 注意负数的补码在取反加一的时候，符号位是不动的
进制：源码中可以使用八进制、十进制或十六进制，但实际数据在内存中一律是二进制
- 十进制（默认），比如1099
- 八进制，比如013 ，八进制的前缀就是 0
- 十六进制，比如0x6FF0A , 十六进制的前缀是 0x 或 0X

格式控制符
- int 整型：%d
- int 整型：%u 以无符号为解析规则
- short 整型：%hd， h代表half，即一半的存储字节
- long 整型：%ld
- long long 整型：%lld
- 显示不同进制的前缀: %#o、 %#x

2.浮点型（实型）

概念：用来表达实数的数据类型
分类：
- 单精度浮点型（float），典型尺寸是4字节
- 双精度浮点型（double），典型尺寸是8字节
- 长双精度浮点型（long double），典型尺寸是16字节
- 占用内存越多，能表达的精度越高

float f1; // 单精度
double f2; // 双精度
long double f3; // 长双精度

3.字符

实际上是一个单字节的整型，能参与任何整型可以参与的运算和操作。

char ch1 = 'a';  // 'a'是字符常量，代表字母a
char ch2 = '\n'; // '\n'是不可见字符常量，代表回车

计算机中存储的都是1和0，因此各种字符都必须被映射为某个数字才能存储到计算机中，这种映射关系形成的表称为 ASCII 码表。

字符本质上就是一个单字节的整型，支持整型所有的运算。比如：

char c1 = 20;
char c2 = c1 + 'a'; // 等价于 char c2 = 20 + 97;

printf("%c\n", c2); // 以字符形式输出117，即 'u'
printf("%d\n", c2); // 以整型形式输出117

4.字符串

定义

// 字符串的定义方式有两种：指针和数组
char *s1 = "abcd"; // 使用字符指针来表示字符串  （使用指针s1来【指向】字符串"abcd"的地址）
char s2[]= "abcd"; // 使用字符数组来表示字符串   （使用一个数组s2来【存放】了"abcd"这些字符数据）

// 注意，使用数组来定义字符串时，方括号[]里面的数字可以省略
// 不省略也可以，但必须必字符串实际占用的内存字节数要大，比如：
char s3[] = "apple";
char s4[5] = "apple";  // "apple" 隐藏了一个结束符'\0'  因此该数组为 字符数组
char s5[6] = "apple";  // 正确写法必须大于等于6

在内存中的存储
- 在内存中实际上是多个连续字符的组合
- 任何字符串都以一个 ‘\0’ 作为结束标记，例如：“funny story” 的内存如下

数组表示字符串是把字符串常量直接复制一份过来,可访问可修改

指针是指向字符串的地址，因为是字符串常量,所以只可访问不可修改

5.布尔型数据

概念：布尔型数据只有真、假两种取值，非零为真，零为假。
语法：

bool a = 1; // true  逻辑真，此处1可以取其他任何非零数值
bool b = 0; // false 逻辑假

注意：

逻辑真除了 1 之外，其他任何非零数值都表示逻辑真，等价于 1。
使用布尔型 bool 定义变量时需要包含系统头文件 stdbool.h。

布尔型数据常用于逻辑判断、函数的返回值、循环控制等场合。

6.常量与变量

概念：不可改变的内存称为常量，可以改变的内存称为变量
举例：

int a = 100;    // a是变量，而100是常量
float f = 3.14; // f是变量，而3.14是常量
char s[] = "abcd"; // s是变量，"abcd"是常量

常量的类型

常量举例	说明	类型
100	整型	int
100L	长整型	long
100LL	长长整型	long long
100ULL	无符号长长整型	unsigned long long
3.14	双精度浮点型	double
3.14L	长双精度浮点型	long double
‘a’	字符型	char
“abcd”	字符指针（字符串\表示该字符串的入口地址）	char *

7.类型转换

概念：不一致但相互兼容的数据类型，在同一表达式中将会发生类型转换。
转换模式：
- 隐式（被动的、默认的）转换：系统按照隐式规则（尽量提高精度、不丢失精度）自动进行的转换
- 强制（主动的）转换：用户显式自定义进行的转换
隐式规则：从小类型向大类型转换，目的是保证不丢失表达式中数据的精度（从低精度往高精度转换）

隐式转换示例代码

char  a = 'a';
int   b = 12;
float c = 3.14;
float x = a + b - c; // 在该表达式中将发生【隐式转换】，所有操作数被提升为 【float】

强制转换：用户强行将某类型的数据转换为另一种类型，此过程可能丢失精度

char  a = 'a';
int   b = 12;
float c = 3.14;
float x = a + b - (int)c; // 在该表达式中a隐式自动转换为int，c被强制转为int

注意：

在同一表达式中如果出现了无符号整型与有符号整型，那么系统会默认转换为无符号整型，因此对于负数来说被转换为无符号后他的值是非常大的（因为最高位如果为一的话该值必定大于21亿多...）

int Num1 = 123 ;
unsigned Num2 = -1 ;

if (Num1 > Num2)
{
    printf("%d>%d\n" , Num1 , Num2);
}
else{
    printf("%d>%d\n" , Num2 , Num1);
}

//输出:-1>123.因为在表达式中同时出现了无符号整型和有符号整型，有符号整型默认转换为了有符号整型，
//所以-1的符号位转换为了正值，最高位为1，值达到了21亿多

8.数据类型的本质

概念：各种不同的数据类型，本质上是用户与系统对某一块内存数据的解释方式的约定。
- 17620828909
推论：
- 类型转换，实际上是对先前定义时候的约定，做了一个临时的打破。
- 理论上，可以对任意的数据做任意的类型转换，但转换之后的数据解释不一定有意义。

9.整型数据尺寸

概念：整型数据尺寸是指某种整型数据所占用内存空间的大小
C语言标准并未规定整型数据的具体大小，只规定了相互之间的 “ 相对大小 ” ，比如：
- short 不可比 int 长
- int 不可以比long 长
- long 不可比 int 短
- long 型数据长度等于系统字长
系统字长：CPU 一次处理的数据长度，称为字长。比如32位系统、64位系统。

$ getconf LONG_BIT 64

典型尺寸：
- char 占用1个字节
- short 占用2个字节
- int 在16位系统中占用2个字节，在32位和64位系统中一般都占用4个字节
- long 的尺寸等于系统字长
- long long 在32位系统中一般占用8个字节，在64位系统中一般占用8个字节
存在问题：
- 同样的代码，放在不同的系统中，可能会由于数据尺寸发生变化而无法正常运行。
- 因此，系统标准整型数据类型，是不可移植的(不具备可移植性)，这个问题在底层代码中尤为突出。

10.可移植性整型

概念：不管放到什么系统，尺寸保持不变的整型数据，称为可移植性整型
关键：typedef
- typedef 关键字是 C 和 C++ 语言中用于定义类型别名的关键字。类型别名可以让程序员更方便地使用现有的类型,而不需要每次都输入完整的类型名称。

类型别名可以用于任何有效的类型,包括基本数据类型、结构体、类、枚举等。类型别名可以用于定义变量、函数参数、函数返回值等。使用类型别名可以提高代码的可读性和可维护性、可移植性,特别是在定义复杂的数据结构时。

typedef int int32_t; // 将类型 int 取个别名，称为 int32_t
typedef long int64_t;// 将类型 long 取个别名，称为 int64_t

思路：

1. 为所有的系统提供一组固定的、能反应数据尺寸的、统一的可移植性整型名称
2. 在不同的系统中，为这些可移植性整型提供对应的 typedef 语句

系统中已经有头文件对可移植数据类型进行取别名操作：

/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h

...
...
....
/* Fixed-size types, underlying types depend on word size and compiler.  */
typedef signed char __int8_t;
typedef unsigned char __uint8_t;
typedef signed short int __int16_t;
typedef unsigned short int __uint16_t;
typedef signed int __int32_t;
typedef unsigned int __uint32_t;
#if __WORDSIZE == 64    // 条件编译  判断当前__WORDSIZE（系统的位数）
typedef signed long int __int64_t;
typedef unsigned long int __uint64_t;
#else
__extension__ typedef signed long long int __int64_t;
__extension__ typedef unsigned long long int __uint64_t;
#endif

...
....
....