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1. 数据类型
1.1 类型分类
在C语言中，数据类型分为 整型，浮点型，自定义，指针和空类型 整型 char //字符 short //短整型 int //整形 long //长整型 long long //更长的整形浮点型 float //单精度浮点数 double //双精度浮点数 自定义类型 数组 结构 枚举 联合 指针类型 int* pa // 整型指针 char *pc; float* pf; void* pv; // 空指针 空类型 空类型void, 表示无类型 2. 整型 2.1 整型分类
整型根据有无符号分为两类，有符号整型，和无符号整型 char unsigned char signed char short unsigned short [int] signed short [int] int unsigned int signed int long unsigned long [int] signed long [int]有符号整型
有符号整型，可以存储整数和负数，用最高位作符号位，1表示 - , 0 表示 +, 其余位作数值位
例子：
char存储一个字节，8个比特位
1 000 0001 = -1 最高位1，表示 -
0 000 0001 = 1 最高位0，表示 +
无符号整型
无符号整型，只能存储正数，全部的位都是数值位
例子：
1 000 0001 = 129 无符号整型，所有的位是数值位
0 000 0001 = 1
2.2 整数在内存中的存储
整数，分正数和负数 正数的存储 计算机内存直接存储一个正数的二进制
例子： #include int main() { int a = 20; return 0; }
解析： 变量a为整型, 存储4个字节, 32个比特位 十进制20转换为二进制: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 转换为16进制: 00 00 00 14 负数的存储
要理解负数在内存中的存储，首先要知道 原码，反码，补码 原码 将一个数，转换为二进制，就是原码
反码 将原码的符号位不变，其他位按位取反
补码 反码+1，得到补码
例子： -10的原码：1 000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 转二进制 -10的反码：1 111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 除最高位不变，其他位按位取反 -10的补码：1 111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 取反 + 1 以十六表示为：FF FF FF F6 #include int main() { int b = -10; return 0; }
2.3 计算机内存存储补码
整数在计算机内存中实际存储的是补码
正数的原码，反码，补码相同 负数的补码，需要转换
例子： #include int main() { int a = 20; int b = -10; return 0; }
为什么负数得到补码要转换
方便进行减法运算
例子：
计算 1 - 1
思路 将 1 - 1, 转换为 1 + (- 1)
1为正数，原码，反码，补码相同 00000000 00000000 00000000 00000001
-1为负数，转换 10000000 00000000 00000000 00000001 原码 11111111 11111111 11111111 11111110 反码 11111111 11111111 11111111 11111111 补码
1 + (- 1)： 00000000 00000000 00000000 00000001 + 11111111 11111111 11111111 11111111 = 00000000 00000000 00000000 00000000
解析： 进位的1会到33位上，int 为4个字节，只能存32位，所以得0
2.4 为什么要用补码进行存储和计算
计算机是一个电子器件，由一个个逻辑门逐步抽象组成 如果用补码进行计算，只需加法器就可以实现 加，减, 乘, 除 运算，因为乘除相当于多次的加法或减法
这里 B 通过 反相器 inv 16 取反, 增量器 inc 16 +1, 得到 -1的补码, 然后通过全加器adder 16 进行加法运算
3. 浮点数 3.1 浮点数的表示
IEEE 754, 规定任意 二进制浮点数 以 (-1) S * M * 2E 形式 进行表示 解析
S 表示符号位，S 为0 表示正，为1表示负 S = 0, (-1)0 = 1 S = 1, (-1)1 = -1
M 表示 有效数位
E 表示 指数位
例子
以 5.5 为例：
首先，将5.5转换为二进制，等于 101.1
解:
1*22 + 0*21 + 1*20 + 1 * 2-1 = 4 + 0 + 1 + 0.5 = 5.5
然后，转换为科学计数法 = 1.011 * 22
最后，代入浮点数表示形式 (-1) S * M * 2E = （-1)0 * 1.011 * 22
S = 0, M = 1.011, E = 2
3.2 浮点数存储模型
float 单精度浮点型, 存储4个字节，32个比特位
double 双精度浮点型, 存储8个字节，64个比特位
3.3 浮点数的存储规则 符号位S的存储规则
用1位作符号位，负存储1，正存0
S = 0, (-1)0 = 1 S = 1, (-1)1 = -1 指数位E的存储规则
存储指数位E时，根据类型加上一个中间值，float + 127 , double + 1023 这是因为E有可能是负数
例子：
以 0.1 为例 转换为科学计数法 = 1.0 * 2-1 此时，E = -1
所以，存储时需要加上中间值，确保是正 有效数值M的存储规则
有效数值M，存储小数位
例子: 5.5 - > 101.1 - > 1.011 * 22
内存中实际存储 ： M ---> 011 0000 0000 0000 0000 0000 缺位补0 实例 #include int main() { float a = 5.5; return 0; }
解析 5.5 - > 101.1 - > 1.011 * 22
表示： （-1)0 * 1.011 * 22
存储: S ---> 0 E, 2+127 ---> 1000 0001 M, ---> 011 0000 0000 0000 0000 0000 = 0100 0000 1011 0000 0000 0000 0000 0000 转换为 16进制：0x 40 b0 00 00 4. 类型的意义 4.1 类型决定开辟内存的大小
类型，决定开辟内存空间的大小 整型 int，开辟4个字节，32个比特位 短整型 short, 开辟 2个字节，16个比特位 4.2 类型决定看待内存的视角 #include int main() { int n = 9; float* pFloat = (float*)&n; printf("%d\n", n); printf("%f\n", *pFloat); *pFloat = 9.0; printf("%d\n", n); printf("%f\n", *pFloat); return 0; }
解析
1. 首先, int存储4个字节, 9, 为正数, 原码， 反码，相同 ， 实际内存中存储 ---> 00000000 00000000 00000000 00001001 2. 单精度浮点型指针 pfloat，存储n的内存地址 3. 打印十进制有符号整型, 此时，以有符号整型的视角看待内存，最高位=0, 正数, 既然是正数，表示原，反，补相同，打印 9 如果最高位为1，负数，需要 取反+1 或 -1 取反 得到原码，再进行打印
4. 打印有符号单精度浮点数，此时，以浮点数的视角看待内存 ---> 0 00000000 00000000000000000001001 符号位S = 0, 表示正 指数位E = -127 有效数值位 M = 00000000000000000001001 （-1)0 * 0. 00000000000000000001001 * 2 -127
这是一个无限接近于0的数，所以 打印 0.000000
5. *pFloat = 9.0，使用指针访问内存单元，以浮点数的形式，存储9.0
转换: 9.0 ---> 1001.0 --> 1.0010 * 23 S = 0, E= 3, M = 0010 ，E = 3 ---> 0 10000010 00100000000000000000000
此时，内存中的存储 ---> 0 10000010 00100000000000000000000
6. 打印十进制有符号整型, 以有符号整型的视角看待内存 ---> 0 10000010 00100000000000000000000 = 1,091,567,616 7. 打印有符号单精度浮点数, 以有符号单精度浮点数视角看待内存 ---> 0 10000010 00100000000000000000000 S = 0, E = 130 - 127 = 3, M = 001 ---> 1.001 * 23 ---> 9 以单精度浮点数打印 ---> 9.000000
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