数据类型（二）及编码

数据类型（二）及编码

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1. char类型

1.1 基础信息

• 名称：字符型。

• 单位：一个字节（8 bit位）。

• 格式匹配符：

  • 数值型：
    • 有符号：%hhd —— char 显示数值专用格式匹配符。
    • 无符号：%hhu —— unsigned char 显示数值专用格式匹配符。
  • 字符型：
    • %c

• 取值范围：

  • 有符号： -128 ~ 127
  • 无符号：0 ~ 255

• 程序获取

  #include <stdio.h>
  #include <limits.h>
  
  int main(void)
  {
  	// 获取无符号数取值范围
  	printf("char 无符号 min = 0，max = %hhu\n", UCHAR_MAX);
  	// 获取有符号数取值范围
  	printf("char 有符号 min = %hhd，max = %hhd\n", CHAR_MIN, CHAR_MAX);
  	// 获取 char 占用的字节数
  	printf("char 大小 = %u\n", sizeof(char));
  	// 获取 unsigned char 占用的字节数
  	printf("unsigned char 大小 = %u\n", sizeof(unsigned char));
  
  	return 0;
  }
  
  

2. ASCII码

2.1基本信息

• char 类型数据，数值 对应一个 ASCII 码。
• ASCII表：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	char ch = 'A';  // 定义变量 ch， 指定初值为 'A';

	printf("ch = %c\n", ch);  // c: character  %c 用来显示字符的 格式匹配符。

	ch = 'm';	// 给变量ch 赋值成 'm', 覆盖 原来的 'A';

	printf("ch = %c\n", ch);

	ch = 97;	// 使用 范围内的数值 97 ，给 ch 赋值。

	printf("ch = %c\n", ch);  // 将数值97，按照字符格式打印输出。

	ch = 98;	// 使用 范围内的数值 98 ，给 ch 赋值。

	printf("ch = %c\n", ch);  // 将数值98，按照字符格式打印输出。

	return 0;
}

2.2 练习：

• 将 大写字母，转换成 小写字母。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	char ch = 'R';  // char 变量定义

	printf("R 转换的小写为：%c\n", ch+32);  //ch+32 表达式，对应格式匹配符 %c

	char ch2 = 'h'; // char 变量定义

	printf("h 转换的大写为：%c\n", ch2-32); //ch2-32 表达式，对应格式匹配符 %c

	char ch3 = '5'; 
	// 借助字符5， 利用 ASCII特性，打印出 字符9
	printf(" 打印字符9 = %c\n", ch3+4);

	return 0;
}

2.3 ASCII表说明

• 0 ~ 32 ASCII码 对应的字符都不可见。
• 常用的 ASCII码：
  • ‘a’：ASCII码值 97
  • ‘A’：ASCII码值 65
  • ‘0’：ASCII码值 48
  • ‘\n’ ASCII码值 10
  • ‘\t’ 制表符。tab键对应的字符。（ASCII码值 9）
  • ‘\0’ ASCII码值 0

2.4 练习：

• 在一个printf函数中， 打印输出 hello 换行 world 换行。

// 方法1
int main(void)
{
	printf("hello\nworld\n");

	return 0;
}
// 方法2
int main(void)
{
	char ch = '\n';  //定义ch变量，初值为'\n'

	printf("hello%cworld%c", ch, ch); // 等价于 printf("hello\nworld\n");

	return 0;
}
方法3
int main(void)
{
	char ch = 10;  //定义ch变量，初值为'\n'

	printf("hello%cworld%c", ch, ch); // 等价于 printf("hello\nworld\n");

	return 0;
}  

• 一个printf中打印 hello (一个tab缩进) world 换行

int main(void)
{
	char ch1 = '\t';  // 实现 一个tab缩进
    char ch2 = '\n';  // 实现 一个换行。
   
	printf("hello%cworld%c", ch1, ch2); 

	return 0;
}

3. 转义字符

3.1 基本信息

• ‘/’: 自右向左划， 叫做 “斜杠”。
• ‘\’ : 自左向右划，叫做 “反斜杠” 。 ——是 转义字符。
• 转义字符的作用：
  1. 将普通字符，转换为 特殊意。
     1. 如： ‘\n’ : 这是一个字符。代表换行。
     2. 如：‘\t’ : 这是一个字符。代表 一个制表符。
  2. 将特殊字符，还原成本身意。
     1. 如：\\n : 这样就将 一个字符 ‘\n’，还原成 两个字符：‘\’ 和 ‘n’

3.2 练习

• 将 特殊字符转换成本身意。

题目：屏幕上严格输出 如下内容：【 ‘\n’ 的值是 10】 要求显示时要有 ‘ ’

int main(void)
{
	printf("'\\n'的值是 %hhd", '\n');

	return 0;
}

4.实型（浮点型）

4.1 基础信息

• 显示小数。

• float : 单精度浮点型。 %f 大小：4字节。（ 可以使用 sizeof() 求取 ）

  • float = 4.35 默认会被编译器理解为 double 类型。
  • float v = 4.567f； 编译器理解 float。
  • %f 格式匹配符，默认保留6位小数。

• double: 双精度浮点型。%lf 大小：8字节。

  • double d = 5.68;

4.2 取值范围

• 使用头文件 #include <float.h> 获取浮点型取值范围。

int main(void)
{
	printf("float 范围：%f ~ %f\n", FLT_MIN, FLT_MAX);

	printf("double 范围：%lf ~ %lf\n", DBL_MIN, DBL_MAX);

	return 0;
}

• 求取的结果：

4.3 精度问题

• float类型：
  • 精度 6~7 位：
    • 整数部分 + 小数部分 <= 6 位， 准确。
    • 整数部分 + 小数部分 == 7 位，可能准确，也可能不准确。
    • 整数部分 + 小数部分 > 7位。不准确。
• double类型
  • 精度 15~16 位：
    • 整数部分 + 小数部分 <= 15 位， 准确。
    • 整数部分 + 小数部分 == 16 位，可能准确，也可能不准确。
    • 整数部分 + 小数部分 > 16位。不准确。

• 不同平台（操作系统），对应float、double 类型实现的精度有可能不同。以上是Windows 下 特性。

• float 和 double 不存在 “无符号”类型。

5. bool 类型

• C语言原来没有 bool 类型。 C99标准中，新增了 bool 类型。C++ 自带 bool类型。
• 用处：
  • 表示 ：
    • 好、坏
    • 真、假
    • 对、错
    • 是、否
  • 取值：
    • true —— 真 —— 1
    • false —— 假 —— 0
• C语言使用bool 的条件：
  • 编译器要支持c99标准。
  • 导入 #include <stdio.h>
• bool 类型的大小。
  • 1字节。 （ sizeof() 求取 ）
• bool 没有专用的格式匹配符。 打印时，使用 %d 来打印。
  • true —— 真 —— 1
  • false —— 假 —— 0

int main(void)
{
	bool aa = true;  // 定义bool 类型变量 aa ， 初值为 true == 1

	printf("aa = %d\n", aa);

	aa = false;  // 给 bool 类型变量 aa 赋值为 false == 0

	printf("aa = %d\n", aa);

	return 0;
}

6. 进制和转换

• 计算机 只 使用 2 机制。
• 8进制、10进制、16进制。统统都是给人类用的！！！

6.1 存储知识

• 1 bit位 就是一个 二进制位。 存 0 或 1
• 一个字节（Byte） 1B = 8bit位。
• “内存单元” 是计算机内存存储的最小单位， 一个内存单元 == 1字节。
• 1KB = 1024B
• 1MB = 1024KB
• 1GB = 1024MB
• 1TB = 1024GB

6.2 二进制

• 取值 1 或 0. 逢 2进 1。 借 1 当 2 。

• 没有格式匹配符

6.2.1 十进制 转 二进制

• 除 2 反向取余法

6.2.2 二进制转十进制

• 掌握 2⁰ ~ 2¹⁰ 各自的取值：

  • 2⁰ ： 1
  • 2¹ ： 2
  • 2² ： 4
  • 2³ ： 8
  • 2⁴ ： 16
  • 2⁵ ： 32
  • 2⁶ ： 64
  • 2⁷ ： 128
  • 2⁸ ： 256
  • 2⁹ ： 512
  • 2¹⁰ ： 1024

• 计算方法，对应二进制位，有1 累加2的指数次幂值，有 0 略过。

• 11101 —— 29
• 10110 —— 2+4+16 = 22

6.3 八进制

• 逢 8 进 1。 借1当8。
• 取值： 0/1/2/3/4/5/6/7 最大值 7
• 格式匹配符：%o 和 %#o（带#的输出时十六进制数字前带有0）
• 表示语法： 0开头 。
• 8 进制 ——> 10 进制：
  • 056 == 8⁰ * 6 + 8¹ * 5 = 6 + 40 = 46
  • 0123 = 8⁰ * 3 + 8¹ * 2 + 8² * 1 = 3 + 16 + 64 = 83
• 10 进制 ——> 8进制：
  • 除 8 反向取余法
    • 135 —— 0207

6.3.1 八进制转二进制

• 转换算法： 将 8进制数，自左向右，每一位，用 421 码 展开。
• 练习：
  • 056 —— 101110
  • 04735 —— 1001 1101 1101
  • 053261 —— 101 0110 1011 0001

详细剖析：如056中，5是由421中的一个4一个1组成，也就是说421这三个数字的个数为1、0、1组成了5，那么5就是101。6是由421中的一个4一个2组成，也就是说421这三个数字的个数为1、1、0组成了6，那么6就是110。所以056的八进制=101110的二进制。

6.3.2 二进制转八进制

• 转换方法：自右向左，每3个二级制位一组， 不足3位补0 。

  • 1101010101111010

    • 分组：1 101 010 101 111 010
    • 补齐：001 101 010 101 111 010
    • 八进制数为：0152572

  • 10110111011

    • 分组：10 110 111 011
    • 补齐：010 110 111 011
    • 八进制数为：02673

6.4 十六进制

• 逢 16 进 1。 借1当16。
• 取值： 0~9 10-A/a 11-B/b 12-C/c 13-D/d 14-E/e 15-F/f 最大值: F/f
• 格式匹配符：%x 或 %#x（带#的输出时十六进制数字前带有0x）
• 表示语法： 0x开头 。
• 16 进制 ——> 10 进制：
  • 将每一个16进制位，展开 相加得 10进制。
• 10 进制 ——> 16进制：
  • 除 16 反向取余法
    • 37：0x25
    • 43：0x2B

6.4.1 十六进制转二进制

• 转换算法： 将 16 进制数，自左向右，每一位，用 8421 码 展开
  • 0xFAC12 ： 1111 1010 1100 0001 0010

详细剖析：F是15，他是由8421中的一个8一个4一个 2一个1组成，即1111，A是10，是由8421中1个8一个2组成，所以是1010，

6.4.2 二进制转十六进制

• 转换方法：自右向左，每4个二级制位一组， 不足4位补0 。
  • 101001011101011001
    • 分组：10 1001 0111 0101 1001
    • 补齐：0010 1001 0111 0101 1001
    • 16进制数为：0x29759
  • 1110110100111101
    • 分组：1110 1101 0011 1101
    • 补齐：1110 1101 0011 1101
    • 16进制数为：0xED3D

6.5 小结

• 使用频率最高的是 10 进制。 次高的：16进制。
  • int m = 0x15F4；
  • int n = 0345；
  • int k = 0101101；
    • 不能直接将变量值赋值为 2进制。
    • 上述的赋值，会被编译器理解为 8进制数。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int a = 56;  // 10进制数作a变量初始化。 —— 定义。

	printf("10进制：a = %d\n", a);
	printf("8进制：a = %o\n", a);
	printf("8进制：a = %#o\n", a);	//在%和x中间添加#，可以在输出时，显示8进制前缀。
	printf("16进制：a = %x\n", a);
	printf("16进制：a = %#x\n", a);  //在%和x中间添加#，可以在输出时，显示16进制前缀。

	return 0;
}

7. 常用的格式匹配符

• %d
• %c
• %x
• %u
• %s （后续课程讲，打印字符串）
• %o
• %#o
• %#x
• %hhd
• %hd
• %ld
• %lld
• %hhu
• %hu
• %lu
• %llu
• %f
• %lf

8. 编码和存储

8.1 无符号存储

unsigned int a = 12;  // 占用 4 字节 32 个 bit位存储。
空间：00000000 00000000 00000000 00000000  ———— 4 字节。
存储：00000000 00000000 00000000 00001100
    
unsigned short b = 15;  //占用 2 字节 16 个 bit位存储。 
空间：00000000 00000000   ———— 2 字节。
存储：00000000 00001111

8.2 有符号存储

• 需要拿出一个二进制位，专门存储符号。标识正、负。
  • 选用 最高位 为符号位。
  • 正：0
  • 负：1

8.2.1 有符号正数

// 采用 “源码” 存储
int a = 5;
空间：0 0000000 00000000 00000000 00000000
存储：0 0000000 00000000 00000000 00000101   --- 表示存储正数 5 。   

8.2.3 有符号负数

• 有符号的负数，采用 “补码” 存储
  • 源码：数值的二进制位直接存储。
  • 反码：符号位不变，将其余数值为取反。
  • 补码：反码+1。

int b = -33;
空间：0 0000000 00000000 00000000 00000000
源码：1 0000000 00000000 00000000 00100001
反码：1 1111111 11111111 11111111 11011110   
补码：1 1111111 11111111 11111111 11011111  —— 负33 在计算机中实际的存储形式。 

• 小结：

  • int —— 4字节 —— 32bit位
    • 有符号：31个数值位。 取值范围 -2³¹ ~ 2³¹ -1 ——> -2147483648 ~ +2147483647
    • 无符号：32个数值位。取值范围 0 ~ 2³² -1 ——> 0 ~ 4294967295
  • short —— 2字节 —— 16bit位
    • 有符号：15个数值位。 取值范围 -2¹⁵ ~ 2¹⁵ -1 ——> -32768~32767
    • 无符号：16个数值位。取值范围 0 ~ 2¹⁶ -1 ——> 0 ~ 65535

• 因此，知道数据类型占用内存的大小，就能算出该类型 无符号数、有符号数 对应的取值范围。

诚挚感谢传智播客王飞老师的讲解以及提供的素材。