【C】LV1-01-C语言-1数据类型
摘要：
本文主要是记录C语言笔记——数据类型。
一、数据表示
1.数值数据
| 十进制 | 二进制 | 八进制 | 十六进制 |
| 0 | 0000 | 0 | 0 |
| 1 | 0001 | 1 | 1 |
| 2 | 0010 | 2 | 2 |
| 3 | 0011 | 3 | 3 |
| 4 | 0100 | 4 | 4 |
| 5 | 0101 | 5 | 5 |
| 6 | 0110 | 6 | 6 |
| 7 | 0111 | 7 | 7 |
| 8 | 1000 | 10 | 8 |
| 9 | 1001 | 11 | 9 |
| 10 | 1010 | 12 | a |
| 11 | 1011 | 13 | b |
| 12 | 1100 | 14 | c |
| 13 | 1101 | 15 | d |
| 14 | 1110 | 16 | e |
| 15 | 1111 | 17 | f |
2.非数值数据(ASCII)
二、数据类型
1.原码、反码、补码
- 机器数
机器数就是一个数在计算机中的二进制表示，计算机中机器数的最高位是符号位，正数符号位为0，负数符号位为1。机器数包含原码、反码和补码三种表示形式。
如：数字3若用8位二进制数表示，则机器数为0000 0011，数字-3若用8位二进制数表示，则机器数为1000 0011。
- 机器数的真值
真值就是带符号位的机器数对应的真正数值。
如：机器数为0000 0011则，真值为3，机器数为1000 0011，则真值为-3。
- 原码
若机器字长为n，那么一个数的原码就是用一个n位的二进制数表示出来的机器数，其中最高位为符号位：正数为0，负数为1，位数不够的用0补全。其实就是原码 = 符号位(0或1) + 真值的绝对值。
如（假设机器字长为8）：3的原码为0000 0011，-3的原码为1000 0011。
【注意】0的原码有两个：[+0]原码为0000 0000；[-0]原码为1000 0000。
- 反码
正数的反码就是其本身，负数的反码为除了符号位不变外，其他各位取反。
如（假设机器字长为8）：3的反码为0000 0011，-3的反码为1111 1100。
【注意】0的反码有两个：[+0]反码为0000 0000；[-0]反码为1111 1111。
- 补码
正数的补码就是其本身，负数的补码则是反码加一。
如（假设机器字长为8）：3的补码为0000 0011，-3的补码为1111 1101。
【注意】：
1.0的补码只有一个：[0]补码为0000 0000。
2.（8位数据长度下）-128，没有原码和反码，补码为10000000。
- 为什么使用反码和补码
在使用原码进行计算的时候，对于人来说，可以轻易识别符号位，轻松知道正负，然后再对其他位来进行计算，对于计算机的设计来说，识别符号位就是一项复杂的工程了，若是能让符号位直接参与计算，那么这样就可以忽略符号位的识别了。
对于加法来说，符号位有没有影响不大，但是对于减法来说，计算机是将其转换为加法来进行运算，所以若是通过原码来进行计算（符号位直接参与计算）则：
$$
\begin{align}
5 - 3 =& 2 \
=& 5 + (-3) \
=& 0000 \text{ } 0101(原码) + 1000 \text{ } 0011(原码) \
=& 1000 \text{ } 1000(原码) \
=& -8
\end{align}
$$
显然，计算结果理论上为2，但是计算机按照原码计算出来的数值为-8，所以对减法来说，原码计算的方式不行，于是引入反码，若通过反码进行减法计算，则有：
$$
\begin{align}
5 - 3 =& 2 \
=& 5 + (-3) \
=& 0000 \text{ } 0101(原码) + 1000 \text{ } 0011(原码) \
=& 0000 \text{ } 0101(反码) + 1111 \text{ } 1100(反码) \
=& 1 \text{ } 0000 \text{ } 0001(反码) \
=& 0000 \text{ } 0001(反码) + 0000 0001(高位进位，结果要加1)\
=& 0000 \text{ } 0010(反码，符号位为0，为正数)\
=& 0000 \text{ } 0010(原码)\
=& 2
\end{align}
$$
【注意】反码计算的运算规则：从低到高位逐列进行计算。0+0=0,0+1=1,1+1=0(向高位进1)。若最高位产生了进位，则最后得到的结果要加1。
但是，有一个问题出现了对于相同两个数相减，如：
$$
\begin{align}
1 - 1 =& 0 \
=& 1 + (-1) \
=& 0000 \text{ } 0001(原码) + 1000 \text{ } 0001(原码) \
=& 0000 \text{ } 0001(反码) + 1111 \text{ } 1110(反码) \
=& 1111 \text{ } 1111(反码) \
=& 1000 \text{ } 0000(原码) \
=& -0
\end{align}
$$
显然，计算出的结果的真值是对的，但是结果却是-0，通过上边已经知道0的原码和反码都有2个，所以，用反码进行计算时遇上了0，这样的结果就是不合理的了，于是，又引入了补码，则：
$$
\begin{align}
1 - 1 =& 0 \
=& 1 + (-1) \
=& 0000 \text{ } 0001(原码) + 1000 \text{ } 0001(原码) \
=& 0000 \text{ } 0001(反码) + 1111 \text{ } 1110(反码) \
=& 0000 \text{ } 0001(补码) + 1111 \text{ } 1111(补码) \
=& 1 \text{ } 0000 \text{ } 0000(补码) \
=& 0000 \text{ } 0000(补码，最高位进位，舍去进位) \
=& 0000 \text{ } 0000(最高位为0，是正数) \
=& 0
\end{align}
$$
【注意】补码计算时，若最高位产生进位，则舍去进位，注意与反码相区别。
2.数据类型及标识符
| 分类 | 数据类型 | 标识符 |
| 基本类型 | 整型 | int |
| 字符型 | char | |
| 浮点型 | float(单精度) | |
| double(双精度) | ||
| 枚举型 | enum | |
| 指针型 | 无 | |
| 构造类型 | 结构体 | struct |
| 共用体 | union | |
| 数组 | 无 | |
| 空类型 | 空类型 | void |
| 常用数据类型 | 16位平台 | 32位平台 | 64位平台 | |||
| 字节数 | 位数 | 字节数 | 位数 | 字节数 | 位数 | |
| char unsigned char |
1 | 8 | 1 | 8 | 1 | 8 |
| short unsigned short |
2 | 16 | 2 | 16 | 2 | 16 |
| int unsigned int |
2 | 16 | 4 | 32 | 4 | 32 |
| long unsigned long |
4 | 32 | 4 | 32 | 8 | 64 |
| long long | --- | --- | 8 | 64 | 8 | 64 |
| 指针 | 2 | 16 | 4 | 32 | 8 | 64 |
| bool | 1 | 8 | 1 | 8 | 1 | 8 |
| float | 4 | 32 | 4 | 32 | 4 | 32 |
| double | 8 | 64 | 8 | 64 | 8 | 64 |
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