C 语言编程 — 基本数据类型

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《程序编译流程与 GCC 编译器》
《C 语言编程 — 基本语法》

数据类型

数据类型，即数据对象的类型，是编程语言的基石。自编程语言发明以来，数据类型就已经存在，其最初的目的就是为了能够让程序更加充分的利用稀缺的内存空间。

在硬件行业严格遵守摩尔定律发展了多年后的今天，开发者得以享受充足内存资源，同时，数据类型也被赋予了更深厚的含义：

• 确定数据对象占用的内存空间大小
• 确定数据对象的数值范围
• 规定数据对象所能进行的操作（行为）

例如：基本整型数据对象占用 4 Bytes(32 Bits) 的内存空间, 数值范围是 0x0~0xFFFF FFFF，可以进行求余运算。需要注意的是，类型数据对象所占用的内存空间和数值范围，除了取决于 C 语言本身的常规定义之外，还可能会受到编译器的影响。

C 语言 4 大数据类型：

基本数据类型

数据类型用于声明不同类型的常量、变量或函数。变量的数据类型决定了变量占用的存储空间，以及如何解释存储的位模式。

基本类型是算术类型，包括：整数类型和浮点类型。

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无符号数据类型与有符号数据类型的区别：

• 占用相同的内存空间，但表示数值范围不同
• 有符号和无符号仅可用于修饰整型或字符型数据对象

例如：若 unsigned char 和 signed char 都占用 1Byte 的内存空间。signed char 的数值范围为 [-128, 127]，而 unsigned char 的数据范围为 [0, 255]。这是因为有符号数据类型数据的最高位被用作为符号位，而无符号的数据类型数据最高位被用作为数据位。

整型

• 默认为 10 进制
• 以 0 开头为 8 进制：045，021
• 以 0b 开头为 2 进制：0b11101101
• 以 0x 开头为 16 进制：0x21458adf

注意，各种类型的存储大小与操作系统 CPU 的位数是有关系的。可以使用 sizeof 运算符来得到某个类型或某个变量在特定平台上的准确大小。

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("int: %lu \n", sizeof(int));
    return 0;
}

• stdio.h：输入输出标准库，声明了 printf 标准函数
• %lu：为 32 位无符号整数。
• sizeof：C 语言运算符，计算数据类型或变量长度（即：所占字节数）

运行：

$ gcc -Wall main.c -o main

$ ./main
int: 4

浮点型

下表列出了关于标准浮点类型的存储大小、值范围和精度的细节：

• 单精度常量：2.3f
• （默认）双精度常量：2.3

#include <stdio.h>
#include <float.h>

int main(){
    printf("float byte: %lu \n", sizeof(float));
    printf("float MIN: %E \n", FLT_MIN);
    printf("float MAX: %E \n", FLT_MAX);
    printf("float DIG: %d \n", FLT_DIG);

    return 0;
}

• float.h：定义了浮点数相关的宏，e.g. FLT_MIN、FLT_MAX 等。
• %E：以指数形式输出单、双精度实数。

运行：

$ ./main
float byte: 4
float MIN: 1.175494E-38
float MAX: 3.402823E+38
float DIG: 6

字符串

在 C 语言中，字符串实际上是使用 null 字符 ‘\0’ 终止的一维字符数组。因此，一个以 null 结尾的字符串，包含了组成字符串的字符。

下面的声明和初始化创建了一个 “Hello” 字符串。由于在数组的末尾存储了空字符，所以字符数组的大小比单词 “Hello” 的字符数多一个。

char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

其实，并不需要把 null 字符显式的放在字符串常量的末尾。C 编译器会在初始化数组时，自动把 ‘\0’ 放在字符串的末尾。

char greeting[] = "Hello";

C 中内置的字符串操作函数：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main ()
{
   char str1[12] = "Hello";
   char str2[12] = "World";
   char str3[12];
   int  len ;
 
   /* 复制 str1 到 str3 */
   strcpy(str3, str1);
   printf("strcpy( str3, str1) :  %s\n", str3 );
 
   /* 连接 str1 和 str2 */
   strcat( str1, str2);
   printf("strcat( str1, str2):   %s\n", str1 );
 
   /* 连接后，str1 的总长度 */
   len = strlen(str1);
   printf("strlen(str1) :  %d\n", len );
 
   return 0;
}

运行：

strcpy( str3, str1) :  Hello
strcat( str1, str2):   HelloWorld
strlen(str1) :  10

void 类型

void 类型指定没有可用的值。它通常用于以下三种情况下：