2-C语言中的数据类型

一.字节

字节是计算机中用于衡量和操作数据的基本单位

详细解释：

1.物理层面

计算机底层只能处理0和1（二进制），每个0或1被称为一个比特

最初，计算机设计者需要规定一次处理多少比特。一个字节就是一组固定数量的比特的集合。虽然历史上字节的大小有过变化，但自20世纪70年代以来，1个字节=8个比特已经成为绝对的标准

2.容量角度

字节是基本单位，可以用它来衡量数据量的大小

• 1字节可以存储1个英文字母
• 更大的单位如下：1KB = 1024字节；1MB = 1024KB；1GB = 1024MB；1TB = 1024GB
• 我们的文件大小、硬盘容量、内存大小，都是用字节及其衍生单位来衡量的

3.编码的角度

计算机如何用字节表示文字？通过编码

• ASCII编码：最早也是最著名的编码之一。它规定用1个字节（8位）来表示英文字符、数字和符号。 例如：字节01000001代表A，00110001代表数字1
• Unicode编码：为了容纳全球所有语言的字符，出现了Unicode。最常用的UTF-8是Unicode的一种实现方式，它用1到4个不等的字节来表示一个字符； 如，英文字符A仍然用1个字节表示：01000001 中文字符"中"则需要用3个字节表示：11100100 10111000 10101101

字节的重要性：

1.它是寻址的基础：计算机内存中的每一个字节都有一个唯一的"门牌号"（称为内存地址），CPU通过这个地址来准确地找到需要的数据

2.它是数据的原子：几乎所有的高级数据类型（如整数、浮点数、字符串）在内存中都是由一个或多个连续的字节组成的

2.它是标准化的结果：8位字节的确立，使得不同厂商的hardware和software之间能够互通有无，是现代计算机产业发展的基石

简单来说，字节就是计算机世界里那个不可或缺的"基本粒子"，是连接底层硬件（0和1）与上层应用（文字、图片、程序）的桥梁

二.C语言中的数据类型

1.整数类型

C语言通过不同的类型修饰符组合，提供了多种整数类型，其主要区别在于：取值范围和占用内存大小

通用语法： [修饰符] int [变量名]

其中int有时可以直接省略

1.基本整型 int

大小通常为4字节

取值范围为-2^31 ~ 2^31 - 1

示例 int count = 100;

2.短整型short（short int）和长整型long（long int）long long (long long int)

• short：大小通常为2字节 取值范围为-2^15 ~ 2 ^15 - 1 示例：short temperature = -10;
• long：在32位系统上通常为4字节，在Linux/Unix系统上通常为8字节（在64Windows上仍为4字节） 取值范围：4字节时同int；8字节时为-2^63 ~ 2^63 - 1 字面量后缀：建议使用L，如1000000L 示例：long big_number = 1234567890L;
• long long：大小通常为8字节（C99标准引入） 取值范围：与8字节的long相同 字面量后缀：使用LL 示例：long long huge_number = 9223372036854115807LL;

3.无符号整型（使用unsigned修饰）

只能表示零和正数，因此正数范围比对应的有符号类型大一倍

• unsigned int：大小：通常为4字节 取值范围：0 ~ 2^32 - 1 示例：unsigned int student_id = 4294967295;
• unsigned short：大小：通常为2字节 取值范围：0 ~ 2^16 - 1
• insigned long：大小：4或8字节 取值范围：4字节时0 ~ 2^32 - 1；8字节时0 ~ 2^64 - 1 示例：unsigned long file_size = 1024UL; 其中UL是一个字面量后缀，它用来明确告诉编译器，这个数字常量的类型是什么 U代表Unsigned(无符号)，L代表Long（长整型） 为什么需要这样做 ：1.避免编译器警告和隐式转换。没有后缀时，如1024默认类型是int，当你把它赋值给一个unsigned long 变量时，编译器需要做一个隐式类型转换。这在大多数情况下没有问题，但在某些严格或需要精确定义的场景下，直接使用类型匹配的字面量是更好的实践 2.确保运算结果的正确性 注意：对于整数，小写l容易和数字1混淆，建议使用大写L
• unsigned long long ：通常为8字节 取值范围：0 ~ 2^64 - 1

4.字符型char

char本质上1字节的整数，主要用于存储字符

1.char

大小：1字节

取值范围：取决于编译器，可能是sigend char 或者 unsigned char。通常默认为-128 ~ 127

示例：char c = 'A'; (存储的是ASCII值65)

2.signed char

明确指定为有符号

取值范围：-128 ~ 127

3.unsigned char

明确指定为无符号

取值范围： 0 ~ 255

用途：常用于处理原始二级制数据

3.字符串数据类型

1.方式一：字符串数组（最常用）

char 变量名[内存占用大小] = '字符串'

英文：一个字母、一个字符、一个数字，都是占用一个字节

中文：在vs或vc中，默认情况下，一个中文占用两个字节

结束标记：占用一个字节

#include <stdio.h>

int main() {
    // 方法1: 指定大小，不初始化
    char str1[20];
    
    // 方法2: 指定大小并初始化
    char str2[20] = "Hello";
    
    // 方法3: 不指定大小，编译器自动计算
    char str3[] = "Hello World";
    
    // 方法4: 字符逐个初始化
    char str4[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
    
    printf("str1: %s (未初始化，内容随机)\n", str1);
    printf("str2: %s\n", str2);
    printf("str3: %s (大小: %zu)\n", str3, sizeof(str3));
    printf("str4: %s\n", str4);
    
    return 0;
}

2.浮点数类型

1.float单精度浮点数

大小：通常为4字节（32位）

精度：约6-7位有效数字

范围：±3.4×10^38

声明：float 变量名 = 值；

2.double双精度浮点数

大小：通常为8字节（64位）

精度：约15-16位有效数字

范围：约±1.7×10^30

声明：double 变量名 = 值;

3.long double 扩展精度浮点数

大小：通常为10字节或16字节

精度：更高，具体取决于实现

声明：long double 变量名 = 值;

三.sizeof的用法

sizeof是C语言中一个非常重要且独特的运算符（不是函数！），用于计算其操作数所占用的内存大小，单位是字节

基本语法：（两种使用形式）

1.sizeof(类型)

2.sizeof(表达式)或sizeof 变量名

具体用法与示例：

1.对数据类型使用（必须带括号）

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Size of char: %zu bytes\n", sizeof(char));
    printf("Size of int: %zu bytes\n", sizeof(int));
    printf("Size of short: %zu bytes\n", sizeof(short));
    printf("Size of long: %zu bytes\n", sizeof(long));
    printf("Size of float: %zu bytes\n", sizeof(float));
    printf("Size of double: %zu bytes\n", sizeof(double));
    
    return 0;
}

其中%zu是C语言中函数族的一个格式说明符，专门用于格式化size_t类型的变量

• z是一个长度修饰符，它告诉 printf："后面要打印的是一个与 size_t 类型大小相匹配的整数"。
• u：这是类型说明符，表示这是一个无符号十进制整数

所以，%zu 合起来的意思就是："打印一个无符号的 size_t 类型的整数"

为什么 sizeof 的返回值要用 %zu？

因为 sizeof 运算符的返回类型就是 size_t。size_t 是一个在 <stddef.h>、<stdio.h> 等标准头文件中定义的无符号整数类型，它的大小是平台相关的，足以表示该平台上任何对象的大小。

• 在 32 位系统上，size_t 通常等价于 unsigned int（4 字节）。

• 在 64 位系统上，size_t 通常等价于 unsigned long（8 字节）。

使用 %zu 可以保证无论在什么平台上，都能正确、安全地打印出 size_t 的值。

2.对变量使用（括号可选）

可以直接对变量使用 sizeof，这时括号是可选的，但加上括号是更常见的风格，可读性更好。

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;
    double price = 20.5;
    char ch = 'A';

    // 以下两种方式都是正确的
    printf("Size of num: %zu bytes\n", sizeof(num)); // 推荐，带括号
    printf("Size of price: %zu bytes\n", sizeof price);   // 不带括号
    printf("Size of ch: %zu bytes\n", sizeof(ch));

    return 0;
}

四.标识符

硬性要求：

• 由数字、字母、下划线组成
• 不能以数字开头
• 不能是关键字（判断：关键字都是小写，在vs中有高亮）
• 区分大小写

软性建议

• 用英文单词，见名知意
• 变量名全部小写
• 代码文件名：全部小写，单词之间用下划线隔开，开头可以用数字