❀C语言数据类型专题❀
1. C语言为什么有数据类型
1.1 C语言中的基本类型
1.2 整型数据类型
1.3 进制问题
1.4 数据在内存中的存储方式
数据在不同的系统中存储方式也不同，分为小端存放、大端存放。其中小端存放指的是高位数在高地址，低位数在低地址。
那么如何检测大小端存放：
- 其中一种方法就是采用联合体来进行存放，里面放入一个short、一个char，那么这个时候如果给这个联合体中存放一个值，然后分别取char和short的值，如果char中的值是short的低位数，那么就是小端，否则就是大端存放。代码如下：
union Node {
short a;
char ch[2];
};
int main() {
Node x;
x.a = 0x0001;
if (x.ch[0] == 1) {
//小端
}
else {
//大端
}
return 0;
}
- 另一种方式就是采用指针的方式来实现这一功能，定义一个short类型的数，定义一个char类型的指针，指向那个short类型数的地址，然后获取char中的值，如果这个char是short中的低地址，那么就代表这个是小端存放，否则就是大端存放。代码如下：
short sa = 0x0001;
char* sp = (char*)&sa;
if (*sp == 1) {
//小端
}
else {
//大端
}
1.5 计算机存储整型数据是以补码形式存储
问题：为什么要以补码形式存储呢？
因为计算机中处理器的运算形式只有一种加法，所有的运算都是通过加法来实现的，对于下面这个式子：
w = a - b
在CPU中其实是通过下面这个式子实现的
[x-y]补 = [x+(-y)]补 = [x]补 + [-y]补
举一个简单有趣的例子，对于下面这段代码，可以看出计算机是以补码的形式存储数据的：
for (char a = 0; a < 128; ++a) {
printf("%4d", a);
}
printf("\n");
对于上面这段代码中，a是char类型的字符，所占空间为一字节，一共八个比特位，所以其正数所能表示的范围是：
0000 0000 = 0
0111 1111 = 127
这个时候继续执行for循环，a++，变成了下面这个数值：
1000 0000 = -128
所以循环会一直循环下去，并且按照下面这个规律一直循环下去：
对于char和signed char，会保留最高位的符号位，也就是a++，会
0 => 127 => -128 => -1 => 0 => ···
对于unsigned char，会认为最高位的数字不为符号位，为数值，按照下面这个流程实现
1.6 类型转换的本质
如下面这段代码中，将char类型的转换给无符号整型和有符号整型，其多余位是如何扩充的？
char a = 5;
char b = -5;
int x = a;
int y = b;
unsigned int z = b;
printf("x = %d y = %d z = %d", x, y, z);
printf("x = %x y = %x z = %x", x, y, z);
那么下面来讲解，类型转换中的数据转换规则扩充或者缩小规则：
- 表示范围小的整型变量赋值给表示范围大的整型变量的扩充方式：
与其自身有关，如果这个小的整型变量为有符号数，那么对于多余的空余位置填补的是其符号位的值，如果是无符号数，那么扩充的是0。
对于上面那个程序，其运行结果为：
其原理如下图：
- 表示范围大的转换为表示范围小的数的时候，需要根据字节数进行相应的截取，一般从低地址开始截取目标范围小的数的字节数，然后将其赋值给这个字节小的元素
其原理如下图所示：
2. 算术类型转换和赋值类型转换
2.1 类型相容
指的是虽然类型不同，但是系统却可以自动识别进行转换
- 但是这种类型相容仅仅针对基本数据类型，包括：char,short,int,long int,long long,unsigned char,unsigned short,unsigned int,unsigned long int,unsigned long long,float,double类型。
- 指针、数组、结构体类型、联合体类型、枚举类型，不具备此性质
2.2 不同类型数据的混合运算
- 在运算过程中，当某个二元运算符两边的操作数类型不一样但是属于类型相容时，系统会将精度低的操作数变换到与另一个操作数精度相同，然后再进行运算
- 赋值类型转换，当赋值号的左值和右值数据类型不一致但是符合数据相容时，由系统自动进行类型转换
数据类型转换有两种，隐式类型转换和显示类型转换
2.2.1 隐式转换的规则
从上面这个图可以看出，在进行一些运算的时候，C语言编译器会自动的对一些数据类型进行相应的隐式转换，使其扩展成int型，然后对int类型的数据进行操作，比如下面这段代码，就是很好的体现：
char a = -5;
unsigned char b = 10;
if (a > b) {
printf("%d > %d \n", a, b);
}
上面的代码中对于a和b的比较，我们将其先转换为int类型的数据，然后对int类型的数据进行比较，那么就如同下面表示的那样：
a和b在比较的时候，需要转化为整型进行比较，而b又是无符号整型，所以在进行转换的时候a和b都化成了无符号整型
对于a，其是负数，在计算机中用补码存储，其原码为1000 0101，所以其反码为1111 1010，所以其补码为1111 1011，所以如果将a转化为整型的时候，其会扩充为4个字节，会自动填充符号位，为
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011，最后将该数转换为无符号整型，即没有符号位
对于b，其是无符号char类型，在转换的时候自动填充0，也就是说其填充为：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
由上面的分析可以明显看出，a在转换为无符号整型之后，其大小远远比b大，所以这里面是输出a>b
- C语言编译器在转换类型的时候，会首先将要转换的值，变换成需要的类型，放到寄存器eax中，然后再将寄存器中的值，赋值给需要的数，也就是说下面这段代码是不能执行通过的，因为放到寄存器中之后，不能对寄存器中这个将亡值进行赋值：
char ch = 'a';
int x = 0;
x = ch;
(int)ch = x;
- 上面这段代码是错误的，不能改变将亡值，但是下面这段代码是正确的
char ch = 'a';
int x = 0;
x = ch;
x = (int)ch;
隐式转换的例子
- 示例一
char a = 100;
char b = 200;
char c = a + b;
printf("%d %d \n", c, a + b);
unsigned char x = 100;
unsigned char y = 200;
unsigned char z = x + y;
printf("%d %d \n", z, x, y);
上面式子运行结果为
那么为什么会出现这种现象呢？
可以通过下图来找到结果：
- 示例二：
char c = 128;
unsigned char uc = 128;
unsigned short us = 0;
us = c + uc;
printf("%x \n", us);
us = (unsigned char)c + uc;
printf("%x \n", us);
us = c + (char)uc;
printf("%x \n", us);
us = (unsigned short)c + uc;
printf("%x \n", us);
运行结果：
原理：
2.3 指针类型的转换
对于指针类型的转换，虽然指针都是四个字节，但是在其所指元素类型不一样的时候，需要对其进行强转，因为如果指针所指类型不一样，再转换的时候，内存默认给指针所指空间，分配原来所指类型大小，而加了强转之后，使得空间大小改变，如下面这段代码中指针的转换类似：
int a = 0x41440000;
int* ip = &a;
float* fp = (float*)&a;
printf("%x \n", *ip);
printf("%f \n", *fp);
运行结果：
