C语言学习笔记：基本数据类型

整型 int

C语言的整型表示的是整数，分为有符号（int）和无符号（unsigned int）。其中无符号整型只能表示非负整数（自然数），不管是有符号还是没符号都存在极限值（表示的数字不能超过或小于某个值），而在 C语言 中，极限值并不是固定的，不同硬件、操作系统、编译器都可能有不同的值。想要了解当前C语言环境的整型极限值，可以通过引入limits.h头文件查看。具体代码：

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
 
int main(void)
{
    printf("The number of bits in a byte %d\n", CHAR_BIT);
    printf("The minimum value of CHAR = %d\n", CHAR_MIN);
    printf("The maximum value of CHAR = %d\n", CHAR_MAX);
    printf("The minimum value of SIGNED CHAR = %d\n", SCHAR_MIN);
    printf("The maximum value of SIGNED CHAR = %d\n", SCHAR_MAX);
    printf("The maximum value of UNSIGNED CHAR = %d\n", UCHAR_MAX);
    printf("The minimum value of SHORT INT = %d\n", SHRT_MIN);
    printf("The maximum value of SHORT INT = %d\n", SHRT_MAX);
    printf("The maximum value of UNSIGNED SHORT INT = %d\n", USHRT_MAX);
    printf("The minimum value of INT = %d\n", INT_MIN);
    printf("The maximum value of INT = %d\n", INT_MAX);
    printf("The maximum value of UNSIGNED INT = %u\n", UINT_MAX);
    printf("The minimum value of LONG = %ld\n", LONG_MIN);
    printf("The maximum value of LONG = %ld\n", LONG_MAX);
    printf("The maximum value of UNSIGNED LONG = %lu\n", ULONG_MAX);
    return 0;
}

注意，打印UINT_MAX时不能够使用%d，否则会输出-1，同样打印ULONG_MAX时，无法使用%ld，否则同样会输出-1。上述代码在我的电脑上编译执行后，输出的内容为：

The number of bits in a byte 8
The minimum value of CHAR = -128
The maximum value of CHAR = 127
The minimum value of SIGNED CHAR = -128
The maximum value of SIGNED CHAR = 127
The maximum value of UNSIGNED CHAR = 255
The minimum value of SHORT INT = -32768
The maximum value of SHORT INT = 32767
The maximum value of UNSIGNED SHORT INT = 65535
The minimum value of INT = -2147483648
The maximum value of INT = 2147483647
The maximum value of UNSIGNED INT = 4294967295
The minimum value of LONG = -9223372036854775808
The maximum value of LONG = 9223372036854775807
The maximum value of UNSIGNED LONG = 18446744073709551615

这些值是在limits.h头文件中通过 #define 指令来定义的。具体含义如下：

字符型本质上是int型，C语言把字符型当作小整数进行处理，我们常见的ASCII码表即为字符与int值之间的映射关系。例如字符’a’对应的值为97，字符’A’对应的值为65,字符’0’的值为48。在ASCII码中字符的取值范围为00000000～11111111,可以看成是0-127的整数。虽然ASCII码的取值范围是0-127,但是C语言中字符型char的表示范围和整型int一样受环境影响，具体可看上述示例。

备注：C语言中 getchar()函数返回的类型为int型而非char类型

原因：

• getchar()除获得一般字符外，还会获得输入结束符EOF
• EOF在stdio.h中被定义为-1
• 部分编译器定义的char类型的范围为0-255

枚举类型 enum

枚举类型enum本质和字符类型一样，也可理解为映射表，只不过该映射关系需要自行定义。大致的使用方式如下：

#include<stdio.h>
 
enum month {
    Jan = 1, Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul,
    Aug, Sep, Oct, Nov, Dec
};
 
int main() {
    int i;
    for (i = Jan; i <= Dec; i++)
        printf("%d ", i);
 
    return 0;
}

其中：

• 映射的数值可以自行指定
• 首位如果缺省，则数字从0开始
• 中间位缺省，则数字为前一位+1

浮点类型 float和double

浮点类型（浮点数）指的就是小数，float（单精度浮点）和double（双精度浮点）的区别是double的精度更高，在大部分环境中，double的有效数字为16位，float的有效数字为7位。相应的double消耗的内存是float的两倍，运行速度也比float慢的多。

C语言标准规定，浮点数在内存中以科学计数法的形式来存储，具体形式为：

flt = (-1)sign × mantissa × baseexponent

对各个部分的说明：

• flt 是要表示的浮点数。
• sign 用来表示 flt 的正负号，它的取值只能是 0 或 1：取值为 0 表示 flt 是正数，取值为 1 表示 flt 是负数。
• base 是基数，或者说进制，它的取值大于等于 2（例如，2 表示二进制、10 表示十进制、16 表示十六进制……）。数学中常见的科学计数法是基于十进制的，例如 6.93 × 1013；计算机中的科学计数法可以基于其它进制，例如 1.001 × 27 就是基于二进制的，它等价于 1001 0000。
• mantissa 为尾数，或者说精度，是 base 进制的小数，并且 1 ≤ mantissa ＜ base，这意味着，小数点前面只能有一位数字；
• exponent 为指数，是一个整数，可正可负，并且为了直观一般采用十进制表示。

浮点类型与整型一样，能够表示的范围受当前环境影响。想要了解具体的极限值信息，可以从flaot.h中查看。float.h 头文件对 float、double 和 long double 三种类型的浮点数进行了说明，并且宏的命名也非常规范，以FLT_开头的表示宏用来描述 float 类型的特性，以DBL_开头的表示宏用来描述 double 类型的特性，以LDBL_开头的表示宏用来描述 long double 类型的特性。查看方式：

#include <stdio.h>
#include <float.h>
 
int main(void)
{
    printf("FLT_EVAL_METHOD = %d\n",  FLT_EVAL_METHOD);
    printf("FLT_ROUNDS      = %d\n", FLT_ROUNDS);
    printf("FLT_RADIX       = %d\n", FLT_RADIX);
    printf("FLT_MANT_DIG    = %d\n", FLT_MANT_DIG);
    printf("DECIMAL_DIG     = %d\n", DECIMAL_DIG);
    printf("FLT_DIG         = %d\n", FLT_DIG);
    printf("FLT_MIN_EXP     = %d\n",  FLT_MIN_EXP);
    printf("FLT_MAX_EXP     = %d\n",  FLT_MAX_EXP);
    printf("FLT_MIN_10_EXP  = %d\n",  FLT_MIN_10_EXP);
    printf("FLT_MAX_10_EXP  = %d\n",  FLT_MAX_10_EXP);
    printf("FLT_MIN         = %e\n", FLT_MIN);
    printf("FLT_MAX         = %e\n", FLT_MAX);
    printf("FLT_EPSILON     = %e\n", FLT_EPSILON);
    printf("FLT_TRUE_MIN    = %e\n", FLT_TRUE_MIN);
    printf("FLT_DECIMAL_DIG = %d\n",  FLT_DECIMAL_DIG);
    printf("FLT_HAS_SUBNORM = %d\n",  FLT_HAS_SUBNORM);
}

在我电脑上返回的值如下：

FLT_EVAL_METHOD = 0
FLT_ROUNDS      = 1
FLT_RADIX       = 2
FLT_MANT_DIG    = 24
DECIMAL_DIG     = 21
FLT_DIG         = 6
FLT_MIN_EXP     = -125
FLT_MAX_EXP     = 128
FLT_MIN_10_EXP  = -37
FLT_MAX_10_EXP  = 38
FLT_MIN         = 1.175494e-38
FLT_MAX         = 3.402823e+38
FLT_EPSILON     = 1.192093e-07
FLT_TRUE_MIN    = 1.401298e-45
FLT_DECIMAL_DIG = 9
FLT_HAS_SUBNORM = 1

具体含义：

类型转换

算术转换

所谓算数转化就是将运算（比较）前将2个操作数的类型转化为相同类型，其中表示空间较小的会自动转化为表示空间较大的。比如计算1+2.0,会将1转换为1.0,再与2相加。相关的优先级为：

其中容易遇到的坑为，当有符号的遇到无符号的时候会将去转化为无符号，如果有符号的数字为负数就会产生问题。

#include <stdio.h>
 
int x = -1;
unsigned int y = 1;
 
int main(void) {
    if (x > y) {
        puts("X > Y");
        printf("X is %u\n", x);
    } else {
        puts("X < Y");
    }
 
    return 0;
}

上述代码编译执行后输出的结果为：

X > Y
X is 4294967295

导致x从-1到4294967295的原因是，在负数从有符号转到无符号的过程中会自动加上4294967295（最到的无符号整数）+1。

赋值转换

赋值转换指的是在进行赋值操作时，赋值运算符右边的数据类型必须转换成赋值号左边的类型，若右边的数据类型的长度大于左边，则要进行截断。比如将浮点数赋值给整型变量就会直接丢失小数部分。

输出转换

输出转化是指在格式化输出（printf）的时候，会将类型转化为制定的格式，比如%d代表的就是int型。

对于ANSI C以前的C，比int小的类型会被转化成int，float会被转化成double，所以不会出现接受float类型参数的函数，针对char和short，编译器通过别的方式做了补救措施。因为ANSI C有原型声明，所以无论是char还是float，都可以直接传递。可是，对于printf()这样具有可变参数的函数，原型声明对可变长部分的参数是不产生任何影响的。因此，这部分的参数同样会被编译器进行类型转换操作。也就是说，比int小的会被转换成int，float会被转化成double。结果就是不能向printf传递char或float参数。所以：

• float、double共用了%f，如果你使用%lf反而会提出警告。
• char、short、int共用了%d

但是，在scanf中如果想要使用double，就必须使用%lf。  

强制转换

强制转化非常的简单，就是在变量或表达式前加上“(类型名)”，如果类型的标识的标示范围<原值，会发生截断问题。常用的强制转化比如在计算两个整数相除。int_x / int_y默认返回的是被截断的整数，如果想让除法结果返回小数，只要在人员一个变量面前添加(float)即可。比如(float) int_x / int_y，注意，这里的强制转换要比算法运算符高，所以这里会先进行强制转换后进行算数转换。