C语言基本类型数据

基本类型数据(重点)

整形数据

整型变量的定义与内存查询

定义整形变量时，编译器会分配对应大小的内存空间，变量名作为该空间的标识，通过变量名可访问空间中的数据。

若不确定编译器分配的内存大小，可通过sizeof运算符查询(sizeof返回值的类型为size_t，也就是unsigned long int的别名，通常用%ld格式化输出)

int a = 10;
//输出：4，4 int类型占4字节，变量a使用int修饰，占4字节 sizeof返回的是size_t类型的字节数
printf("%ld,%ld\\n",sizeof(int), sizeof(a));

整形数据在内存中的存储形式

• 存储本质：数据在内存中是以二进制形式存储，最终以补码形式存放 。
• 补码的使用：统一加减法运算，使CPU可通过同一套加法电路(简化硬件设计)处理所有整数运算(包括正数、负数)，同时消除了+0和-0歧义，只保留一个0。

关键概念

• 程序中的数据转换为二进制后，默认是原码形式。

• 正数的原码、反码、补码完全相同（三码一致）。

• 负数的补码计算：先取该数绝对值的原码 → 按位取反（得到反码） → 加 1（得到补码）。

内存数据的读写流程：

① 存数据：正数直接以补码存储；负数需经过 原码 → (按位取反) → 反码 → (+1) → 补码转换后存储。

② 取数据：正数补码直接还原为原码；负数需经过补码 → (-1) → 反码 → (按位取反) → 原码后还原（八进制/十进制/十六进制）

示例：整型变量的定义与运算

#include <stdio.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
// 有符号整型变量：可存放正数、0、负数，默认类型（等价于signed int）
int a, b, c, d;
// 无符号整型变量：仅可存储正数、0、不能存储负数，需加unsigned关键字
unsigned int u, v;

// 赋值
a = 12;
b = –24;
u = 10;
c = a + u; // 12 + 10 = 22
d = b + u; // -24 + 10 = -14
v = –100;
printf("a+u=%d,b+u=%d,v=%u\\n", c, d, v);// %d：有符号int, %u：无符号int，v不接受负数，所以获取到的是随机值

return 0;
}

运行结果

a+u=22,b+u=–14,v=4294967196

补充：有符号与无符号char的存储范围对比（以 8 位为例）：

• 有符号char：范围-128 ~ 127（最高位为符号位，0 表示正数，1 表示负数）；
• 无符号char：范围0 ~ 255（所有位均为数据位，无符号位）。

浮点型数据

**定义：**用于存储实数（小数）的数据类型，支持整数部分和小数部分的表示。

浮点型变量的分类

注意：占用内存越大，精度越高，能表示的数值范围也越广。

float f1 = 12.25f; // 12.25f表示float类型的常量，推荐加F，语法上允许省略f/F，但会触发double->float的隐式转换
double f2 = 12.5; // 12.5表示double类型的常量，默认
long double f3 = 3.1415926535Lf; // 3.1415926535Lf表示long double类型的常量，建议少用，加Lf

浮点型数据在内存中的存储形式

浮点型数据按IEEE 754标准以二进制指数形式存储，系统将浮点型数据拆分为三部分分别存放：

举例：$1234.5$的指数形式为$1.2345\ast 10^3$（或$1.2345e3$）

IEEE 754标准相关参数：

示例：27.5f 在内存中的存储形式

• **需求：**分析单精度浮点型数27.5f的内存存储二进制形式。
• 解析步骤：
• 转换为二进制：27.5的二进制为11011.1（整数部分$27\to 11011$，小数部分 $0.5\to 1$）
• 标准化指数形式：$11011.1=1.10111\ast 2^4$（小数点左移4位，指数为4）
• 计算指数位：指数(4) + 偏移量(127) = 131，转换为8位二进制1000 0011
• 处理尾数位：尾数部分为10111,(隐含整数部分 1),补0 → 1011 1000 0000 0000 0000 000
• 组合结果：符号位(0-正数) + 指数位(10000011) + 尾数位（10111000000000000000000）

补充：浮点型数据转二进制方法：

① 整数部分：辗转除以 2，取余数，逆序排列（直到商为 0）；

② 小数部分：辗转乘以 2，取整数位，顺序排列（直到小数部分为 0 或达到尾数位长度，乘不尽时按精度截断）。

科学计数法（指数形式）规则

C 语言中浮点数的两种表示形式：

• 十进制形式：需包含整数部分或小数部分至少其一(例:10.0 ､3.14 ､.14 ､10. 均合法;仅“.”不合法)

• 指数形式（科学计数法）：用e或E

  表示 10 的幂次，规则如下：

• e/E前面必须有数字（例：3.14e3合法，e3非法）；
• e/E后面必须是整数（可正可负，例：3.1e-2合法，3.1e5.6非法）；
• 示例：-3.14E-2（等价于-3.14×10⁻²）、2E-3（等价于2×10⁻³）、0.3E4（等价于0.3×10⁴）。

// 以指数形式输出浮点数，%e为指数形式格式化符号
printf("%e\\n", 10000000.00); // 输出：1.000000e+07

字符型数据

**概念：**字符型变量用于存储单个字符常量（查看ASCII字符集）

定义格式：

char 变量列表;

基础示例

char a = 'A'; // 赋值字符常量（单引号括起）
char b = a; // 赋值字符变量

示例：字符型常量的输出形式

#include <stdio.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
char c1,c2;
c1 = 'A'; // 赋值字符常量
c2 = 66; // 赋值字符常量对应的ASCII码

// %c：以字符形式输出（将ASCII码转换为对应字符）
printf("c1=%c\\n", c1); // c1=A
printf("c2=%c\\n", c2); // c2=B

// %d：以整数形式输出（直接输出ASCII码值）
printf("c1=%d\\n", c1); // c1=65（A 的 ASCII码是 65）
printf("c2=%d\\n", c2); // c2=66（B 的 ASCII码是 66）

return 0;
}

注意：如果给char赋值整数，需要考虑赋值的整数范围，因为标准ASCII的范围是0~127

核心说明：

• 字符变量仅能存放单个字符（ASCII 字符），汉字、中文符号等占多字节的字符无法存放；
• C 编译器为字符变量分配 1 字节内存（1 字节 = 1 个 ASCII 字符）；
• 字符常量存储本质：存入字符对应的 ASCII 码值（而非字符本身），因此字符型数据与整型数据可通用。

字符数据在内存中的存储形式

将字符常量存入字符变量时，实际存储的是该字符的 ASCII 码值（二进制形式）。

范例：char c1 = 'a', c2 = 'b';

• 'a'的 ASCII 码为 97，'b'的 ASCII 码为 98；
• 内存中以二进制形式存储：

字符型与整型的通用性

因字符数据本质是 ASCII 码（整数），故字符型与整型可通用：

• 字符型变量可赋值为整数（ASCII 码值），也可赋值为字符；
• 字符数据可参与算术运算（本质是 ASCII 码的运算）；
• 输出形式灵活：%c以字符形式输出，%d以整数形式输出。

说明：有符号char的取值范围为-128~127，若赋值超出范围(如128)会发生溢出(属于未定义行为);主流编译器通常按“模256循环”处理(128对应-128，129对应-127),但结果不具备跨编译器兼容性。

示例：大小写字母转换（利用ASCII码运算）

• 原理：ASCII中，大写字母对应相应的小写字母相差32（例如：‘A’ = 65, ‘a’ = 97）

• 转换规则：

  • 大写转小写：大写字母 + 32 = 小写字母
  • 小写转大写：小写字母 – 32 = 大写字母

• 代码：

  #include <stdio.h>

  int main(int argc,char *argv[])
  {

  char c1, c2;

  c1 = 'm'; // 小写转大写
  c2 = 'Y'; // 大写转小写

  printf("转换前：%c,%c\\n", c1, c2); // 输出：m,Y

  // 转换
  c1 = c1 – 32; // 将原本c1的值 – 32，一个char在参与数学计算的时候，会自动转换为int
  c2 = c2 + 32;

  printf("转换后：%c,%c\\n", c1, c2); // 输出：M,y

  return 0;
  }