C语言基本数据类型的存储

前言

学习C语言时，我对于C语言基本数据类型不太懂。后来学习计组之后，了解了计算机内部数据的存储。这篇文章将从底层，剖析基本数据类型在计算机中是如何存储。

整型数据的表示方法

在计算机中，数据以二进制的方式存储，即我们平时所使用的十进制数，都会被转化为0101等数据。如十进制的12，转化成二进制就是1010。
我平时习惯将四个二进制数写在一起，第一，便于书写时一眼能看清位数；第二，也便于二进制与16进制的转换。
比如十进制数99，我会先看成64+32+2+1，因此转换成二进制数的时候，就是0110 0011。要记得常见的2的几次方，比如2的0次方等于1, 2的十次方等于1024。

计算机的主存储器是由一个个存储0和1的存储元件组成，每个存储元里面存储的一个二进制数，我们成为1bit 。我们常用的计算机中，一般是8个存储元为一组，存储的8个二进制数为1B（字节）。

参与运算的机器数有两种，一种是无符号数，一种是有符号数。
无符号数中，整个机器字表示的二进制位均表示数值。比如计算机中存储了机器数1000 0001，即表示十进制数129。当我们在C语言中某个数据类型前加入unsigned时，表示该数为无符号数。存储的时候，首位就是数值位。比如 存储129，且该计算机是8位计算机，那么在计算机中存储的就是1000 0001。
对于有符号数，计算机中最高位，即最前面的那一位表示符号。0表示该数为正数，1表示该数为负数。
对于有符号数的表示，有四种方式。原码、补码、反码、移码。
我们先不必在意这四个码分别是什么。
我们只需要知道，我们常用的计算机，一般都是以补码存储。
因此，我们先介绍原码和补码。为了便于举例，我们假设某个计算机是8位计算机。
127转换成二进制是多少呢——0111 1111。那-127呢？如果直接转换，根据之前所讲的首位为1则为负数，我们很容易得到1111 1111。
是的，这就是原码。我们不必死扣概念，知道这个例子即可。也就是说，正数和负数之间的差别，其实仅仅是首位的符号位。
但是，在计算机中存储的，并不是原码，而是补码。（为什么？感兴趣的可以查一下相关的资料）
对于补码而言，其正数与原码的表示方式完全相同。也就是说，127，在计算机中存储的，其实就是0111 1111。那-129呢？先给结论，-127是以1000 0001存储的。
是不是没有找出规律？
那请把目光返回到我讲补码时的1111 1111。其实，负数的补码就是将原码的符号位不变，数值位全部取反，最后在末位+1，因此，我们就得到了-127的补码——1000 0001。
发现了没有，无符号数129和有符号数的-127的存储，都是1000 0001。
理解了这两种码。那在C语言中，int，short int，long，long long仅仅是位数上的差别。
需要注意的是，32位机器中， int 是4字节，short int 是2字节，long 是4字节，long long是8字节。
执行以下代码，我们可以得到结果。

int main()
{
     
	printf("sizeof_int= %d \n", sizeof(int));
	printf("sizeof_short= %d \n", sizeof(short));
	printf("sizeof_long= %d \n", sizeof(long));
	printf("sizeof_long long= %d \n", sizeof(long long));
}

浮点型数据的存储

对于浮点数的存储，目前遵循一个标准——IEEE 754标准。
该标准中，将数据分为以下几部分。
数符、阶码部分、尾数部分。
我们先举一个十进制的例子。1001用科学计数法怎么表示？
——1.001×10^4。
这里的4指的就是阶码，因为是十进制，因此10为底，而1.001，就是尾数。
比如9，转化成二进制就是1001，那用科学计数法表示，就是1.001×2^0011。0011就是十进制的3，此时要写成二进制。
以float为例，数符即表示该数的符号，存储在最高位，占1bit。阶码是中间的8位，尾数则是后面的23位。这是规定，知道即可。
因此，float在32位机器中，占32bit，即4B。
注意，表面上是23位，实际上这23位都是小数点后的23位。小数点前面的1被隐含了。
比如上面的9的尾数，1.001，在存储的时候只存储001，前面的1被隐含了。
在我们上面举的例子中，尾数部分决定了一个数的精确度。也就是说，float尾数实际精确度为24位。

为什么要强调这一点？
比如我们要将int转换成float，那有没有可能出现精度丢失？答案是肯定的。int可以保留32位精度，而float只能保存24位，因此是可能出现精度丢失的。
我们给出如下代码

int main()
{
     
	printf("sizeof_float= %d \n", sizeof(float));
	printf("sizeof_double= %d \n", sizeof(double));

}

可以看出，double需要用8B存储。根据IEEE 754标准，double保存精度的位数为52+1位（+1同float），即将int转化为double时，不会出现精度丢失。

注意：float和double在存储一些小数时，无法实现精确存储。比如，小数点后，可以精确的是0.5, 0.25，0.125，0.75等。而对于2.323,1.332这类数，计算机是无法精确存储的。因此，在判断语句中，我们不能判断两个小数数据是否相等。
如下列代码是不规范的。

double a ,b;
...
if (a == b)

字符型的存储

int main()
{
     
	printf("sizeof_char= %d \n", sizeof(char));
}

可以看出，char型在内存中占1B。
char型存储的时候后并不是把该符号存储到内存中，而是将某些数据以二进制的形式放到内存中。这些数据就是ASCII码值。该表具体如下：

由图可知，不同的ASCII码对应不同的字符。

小结

C语言中，数据类型分为整型、实数型、字符型。整型又分为short, int ,long, long long, 实数型又分为float, double等，不同的类型其存储所占的字节数不同。
我们要谨慎使用强制类型转换，要注意精度丢失的问题，编程时要非常小心。