1. 数据类型介绍
前面我们已经学习了基本的内置类型:
1. char //字符数据类型 2. short //短整型 3. int //整形 4. long //长整型 5. long long //更长的整形 6. float //单精度浮点数 7. double //双精度浮点数 8. //C语言有没有字符串类型？
以及他们所占存储空间的大小。
类型的意义：
1. 使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
2. 如何看待内存空间的视角。
1.1 类型的基本归类
整形家族：
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long [int]
浮点数家族：
float
double
构造类型：
> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union
指针类型：
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
空类型:
void 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型
2. 整形在内存中的存储
我们之前讲过一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。
那接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的？
比如：
1. int a = 20; 2. int b = -10;
我们知道为 a 分配四个字节的空间。
那如何存储？
下来了解下面的概念:
2.1 原码、反码、补码
计算机中的整数有三种2进制表示方法，即原码、反码和补码。
三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位
正数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。
原码
直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。
反码
将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码
反码+1就得到补码。
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么呢？
在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统
一处理；
同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程
是相同的，不需要额外的硬件电路。
有时候我们观察内存的话，会发现存储的补码顺序不一样，这是为什么呢？
2.2 大小端介绍
什么大端小端：
大端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址
中；
小端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地
址中。
如果a地地址是0x11223344，那么将11这个高位字节放在低地址处就是大端字节序存储，将44这个低位字节放在低地址处就是小端字节序存储。
为什么有大端和小端：
为什么会有大小端模式之分呢？这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元
都对应着一个字节，一个字节为8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short
型，32 bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32
位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因
此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
例如：一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为
高字节， 0x22 为低字节。对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高
地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。我们常用的 X86 结构是小端模式，而 KEIL C51 则
为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式
还是小端模式。
百度2015年系统工程师笔试题：
请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。
我们将1赋给整形变量a，判断大小端存储我们只需要拿出a的地址的第一个字节，判断是不是1，如果是1则为小端字节序存储，否则是大端字节序存储。访问一个字节我们用到char*类型。。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int check_sys() { int i = 1; return (*(char*)&i); } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }
2.3 练习
输出什么？
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { char a = -1; signed char b = -1; unsigned char c = -1; printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c); return 0; }
这是为什么呢？
我们知道char只能存1个字节就是8个bit位，所以a，b，c存进去的都是11111111，但是%d是10进制的形式打印有符号的整数，所以默认打印的值是有符号的，a是char类型的，所以打印的时候要发生整形提升，有符号的char高位是符号位，所以前面补1，然后转换成补码就可以打印了。c是无符号的char，也要整形提升，没有符号前面补0，补了0之后默认为是有符号数，所以最高位0被认为是符号位，所以是255.
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { char a = -1; //10000000000000000000000000000001 //11111111111111111111111111111110 //11111111111111111111111111111111 //11111111 - a signed char b = -1; //11111111 - b unsigned char c = -1; //11111111 - c printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c); //%d 是10进制的形式打印有符号的整数 //00000000000000000000000011111111 return 0; }
输出什么？
1. #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 2. #include<stdio.h> 3. int main() 4. { 5. char a = -128; 6. printf("%u\n", a); 7. return 0; 8. }
首先我们计算出-128的补码，%u 是10进制的形式，打印无符号的整数，所以认为最高位不是符号位。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { char a = -128; //10000000000000000000000010000000 //11111111111111111111111101111111 //11111111111111111111111110000000 //10000000 - a //11111111111111111111111110000000 printf("%u\n", a); //%u 是10进制的形式，打印无符号的整数 //%d 是10进制的形式，打印有符号的整数 return 0; }
我们来看这道题：
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. char a = 128; 5. printf("%u\n",a); 6. return 0; 7. }
这两段代码的结果是一样的，因为存进去的都是10000000。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { char a = 128; //00000000000000000000000010000000 //10000000 -a //11111111111111111111111110000000 printf("%u\n", a); return 0; }
其实char的范围是-128~127，怎么说呢？
假设char是有符号的char，那么就是存储8个bit位，内存存储的是补码，最大的正数是127，对应的二进制序列是01111111，最小的数就是-128，对应的二进制序列是-128。
假设char是无符号的unsigned char，最高位就不是符号位了，只能表示正数。
我们来看这个代码：
用补码相加之后%d默认有符号，所以我们要计算原码。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { int i = -20; //10000000000000000000000000010100 //11111111111111111111111111101011 //11111111111111111111111111101100 unsigned int j = 10; //00000000000000000000000000001010 -原反补码相同 //11111111111111111111111111101100 //11111111111111111111111111110110 -相加 %d默认有符号，计算原码 //10000000000000000000000000001001 //10000000000000000000000000001010 -10 printf("%d\n", i + j); return 0; }
我们再来看一段代码：
这段代码的结果是死循环，这是为什么呢？因为unsigned int二进制序列最小也是0，所以for循环的判断部分恒成立，所以代码打印完9~0后就会死循环
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { unsigned int i; for (i = 9; i >= 0; i--) { printf("%u\n", i); } return 0; }
我们再看一个小练习：
我们都知道strlen统计的是\0之前的字符，在for循环之后a里面放的是，-1 -2 -3 -4 -5 .. -128 127 .. 6 5 4 3 2 1 0，-1- -128之间是128个数字，127-1是127个数字，之后在遇到0，\0的ASCLL码值是0，所以是255个字符。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { char a[1000]; int i; for (i = 0; i < 1000; i++) { a[i] = -1 - i; } printf("%d", strlen(a)); return 0; }
这段代码会死循环，因为unsigned int的最大值就是255，所以判断条件恒成立。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> unsigned char i = 0; int main() { for (i = 0; i <= 255; i++) { printf("hello world\n"); } return 0; }
3. 浮点型在内存中的存储
常见的浮点数：
3.14159
1E10
浮点数家族包括： float、double、long double 类型。
浮点数表示的范围：float.h中定义.
3.1 一个例子
浮点数存储的例子：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> int main() { int n = 9; float* pFloat = (float*)&n; printf("n的值为：%d\n", n); printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat); *pFloat = 9.0; printf("num的值为：%d\n", n); printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat); return 0; }
n的值是没有争议的，第二个*pFloat也是没问题的，那为什么第一个*pFloat会是这个结果呢？以整形的形式存进去，以浮点型的形式拿出来答案会不一样吗？这说明整数的存储形式和浮点型不一样。所以我们以什么方式存进去就要方式取出来，这样才不会出错。
3.2 浮点数存储规则
num 和 *pFloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？
要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。
详细解读：
根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会） 754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：
(-1)^S * M * 2^E
(-1)^S表示符号位，当S=0，V为正数；当S=1，V为负数。
M表示有效数字，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位。
举例来说：
十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。
那么，按照上面V的格式，可以得出S=0，M=1.01，E=2。
十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，S=1，M=1.01，E=2。IEEE754规定：
对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的8位是指数E，剩下的23位为有效数字M
对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M.
IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小数部分。
IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的
xxxxxx部分。比如保存1.01的时
候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字。以32位
浮点数为例，留给M只有23位，
将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。
至于指数E，情况就比较复杂。
首先，E为一个无符号整数（unsigned int）
这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们
知道，科学计数法中的E是可以出
现负数的，所以IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数
是127；对于11位的E，这个中间
数是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即
10001001。
然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
E不全为0或不全为1
这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将
有效数字M前加上第一位的1。
比如：
0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为
1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为
01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进
制表示形式为:
E全为0
这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，
有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于
0的很小的数字。
0 01111110 00000000000000000000000
E全为1
这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；
解释前面的题目：
下面，让我们回到一开始的问题：为什么 0x00000009 还原成浮点数，就成了 0.000000 ？
首先，将 0x00000009 拆分，得到第一位符号位s=0，后面8位的指数 E=00000000 ，
最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。
9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数V就写成：
V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146)
显然，V是一个很小的接近于0的正数，所以用十进制小数表示就是0.000000。
再看例题的第二部分。
请问浮点数9.0，如何用二进制表示？还原成十进制又是多少？
首先，浮点数9.0等于二进制的1001.0，即1.001×2^3。
9.0 -> 1001.0 ->(-1)^01.0012^3 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130
那么，第一位的符号位s=0，有效数字M等于001后面再加20个0，凑满23位，指数E等于3+127=130，
即10000010。
所以，写成二进制形式，应该是s+E+M，即
0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000
这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616。
