[A05]C 语言数据类型及混合运算与类型转换

[hylerrix]

深入学习 C 语言时，有必要先了解一下数据类型的概念，以及它们之间的混合运算与类型转换。本篇文章便是根据《C语言程序设计教程》和在线翻阅资料后整理而出。(练习题将逐步更新)

一、概述

程序所能处理的基本数据对象被划分成一些组或一些集合。它们都采用同样的编码方式，对它们能做同样的操作。把程序中具有这样性质的集合，成为数据类型。CPU 对不同的数据类型提供了不同的操作指令。

C 语言中的类型按其组成可以分为简单类型和构造类型，按是否预定义了类型名字和值集可以分为基本类型和非基本类型，按是否加了类型限定符可以分为限定类型和非限定类型。

用 ProcessOn 作图，C 语言数据类型如下：

二、类型修饰符

除 void 类型外，基本数据类型之前都可以加各种类型修饰符，类型修饰符有如下四种:

1. signed----有符号，可修饰 char、int。int 是默认有符号的
2. unsigned-----无符号，修饰 int 、char
3. long------长型，修饰 int 、double
4. short------短型，修饰 int

三、各种数据类型介绍

1. 基本数据类型

以下各数据类型字长均指32位操作系统下，可用printf("%d",sizeof(数据类型名));进行测试。具体字长由具体编译器决定，但确定的关系是：sizeof(short)≤sizeof(int)≤sizeof(long)

整型：整形包括短整型、整形和长整形

• 短整型：
  • 有符号短整型：short [int] 2byte -32768~32767
  • 无符号短整型：unsigned short [int] 2 byte 0~65535
• 整型：
  • 有符号整型：int /signed [int] 4 byte -2147483648~2147483647
  • 无符号整型：unsigned [int] 4 byte 0~4294967295
• 长整形：
  • 有符号长整型：long [int]/signed long [int] 4 byte -2147483648~2147483647
  • 无符号长整型：unsigned long [int] 4 byte 0~4294967295
• 超长整型（C99 标准添加的类型）：long long [int] 8 byte 0~18446744073709552000

P.S（C 语言中整型和长整形都占 4 字节的原因）：
早期的 C 编译平台下整形和长整型分别是 2 和 4 字节。随着编译平台版本的升级，现在二者都是 4 字节，short 是 2 字节。另外整型数的字长与 CPU 的字长没有密切关系：早期的 int 是 2 字节，但那时的 CPU 也已经是 32 位的了；再者你把现在4字节 int 编译平台安装在 64 位 CPU 机上去，同样只能编译 4 字节 int 的代码，并不因为 CPU 成 8 字节了，你代码中的 int 也成 8 字节了。（摘自百度知道）
long 从字面上看，应该是 64 位才更合理，把 long 当成 32 位实在是一个历史的包袱。像 C# 那样新起炉灶的程序语言，由于没有需要支持老代码的问题，就把 long 当作 64 位来处理了。
在 32 位平台下，long 是相对 short 而言，long(short) 类型是long(short) int类型的简称，sizeof(long) = sizeof(int) = 4。int和long的范围虽然一样,但输入输出格式不同，printf int 的格式为%d，而 printf long 的格式为 %ld。
考虑到程序的可移植性，还是要将他们区分开来。但当要求的数值范围为 4 byte 时，建议使用int类型，因为第一版的 C 语言只有一种类型，那就是 int。（摘自百度文库）

浮点型

• 单精度浮点型：float 4 byte -3.4E38~3.4E38
• 双精度浮点型：double 8 byte 1.7E308~1.7E308 long double 8 byte

字符型

• 有符号字符型：char/signed char 1 byte -128~127
• 无符号字符型：unsigned char 1 byte 0~255
• 宽字符型：wchar_t (unsigned short) 2 byte 0~65535

P.S：字符型赋值时可以是char c='a';也可以用字符对应的ASCII码赋值：char c=97;

2. 指针类型：

有关指针的数据类型

int i——定义整形变量i
int *p——p为指向整型变量的指针变量
int a[n]——定义整型数组a，它有n个元素
int *p[n]——定义指针数组p，它由n个指向整型数据的指针元素组成
int (*p)[n]——p为指向含n个元素的一维数组的指针变量
int f()——— f为返回整数型函数值的元素
int *p()——- p为返回一个指针，该指针指向整型数据 或 整形数组
int (*p)() —–p为指向函数的指针，该函数返回一个整数值
int **p——p是一个指针变量，它指向一个指向整数型数据的指针变量

延伸可参考：基于指针的数据类型与指针运算小结

3. 构造类型：struct

C 语言构造类型分为：数组类型，结构类型和共用体类型

• 数组类型：是由相同基本类型若干个元素组织在一起数据，它们有先后顺序，也可以按这个顺序对这些元素访问。如 int a[10]，共有 10 个元素，第个元素的类型都相同，都为整型。这 10 个元素，按顺序分别是 a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]、a[5]、a[6]、a[7]、a[8]、a[9]。
• 结构体类型：在 C 语言中，结构体(struct) 指的是一种数据结构，是 C 语言中聚合数据类型(aggregate data type)的一类。结构体可以被声明为变量、指针或数组等，用以实现较复杂的数据结构。结构体同时也是一些元素的集合，这些元素称为结构体的成员(member)，且这些成员可以为不同的类型，成员一般用名字访问。在C语言中，定义一个结构的一般形式为：

struct 结构名
{
    //成员表列
};

延伸可参考：C语言结构体（struct）常见使用方法

• 共用体类型：union

几个不同的变量共同占用一段内存的结构，在C语言中，被称作“共用体”类型结构，简称共用体。注：在某些书籍中可能称之为“联合体”，但是“共用体”更能反映该类型在内存的特点。在C语言中，定义一个共用体结构的一般形式为：

union 共用体名
{
    成员表列
}变量表列;

4. 空类型：void

常用在程序编写中对定义函数的参数类型、返回值、函数中指针类型进行声明。具体参考 void 百科

四、不同类型数据间的混合运算与类型转换

1.自动类型转换

在C语言中，自动类型转换遵循以下规则：

• 若参与运算量的类型不同，则先转换成同一类型，然后进行运算
• 转换按数据长度增加的方向进行，以保证精度不降低。如int型和long型运算时，先把int量转成long型后再进行运算
  • 若两种类型的字节数不同，转换成字节数高的类型
  • 若两种类型的字节数相同，且一种有符号，一种无符号，则转换成无符号类型
• 所有的浮点运算都是以双精度进行的，即使仅含float单精度量运算的表达式，也要先转换成double型，再作运算
• char型和short型参与运算时，必须先转换成int型
• 在赋值运算中，赋值号两边量的数据类型不同时，赋值号右边量的类型将转换为左边量的类型。如果右边量的数据类型长度左边长时，将丢失一部分数据，这样会降低精度，丢失的部分按四舍五入向前舍入

2. 强制类型转换

强制类型转换一般格式如下：（类型名）（表达式）。这种强制类型转换操作并不改变操作数本身。

参考链接

• C 语言基本数据类型简介
• 深入解析 unsigned int 和 int
• 强制类型转换

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