【零基礎學習iOS開發】【02-C語言】07-基礎資料型別 (Elementary Data Type)

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• 一、取值範圍
• 二、char
• 三、說明符
• 四、自動型別提升
• 五、強制類型轉換

C語言有豐富的資料類型，因此它很適合用來編寫資料庫，如DB2、Oracle等大型資料庫都是C語言寫的。其中，提供了4種最常用的基礎資料型別 (Elementary Data Type)：char、int、float、double，使用這些資料類型，我們就可以定義相應的變數來儲存資料。這講就來深入研究一下基礎資料型別 (Elementary Data Type)的一些使用細節。

回到頂部一、取值範圍

我們已經知道，不同資料類型所佔的儲存空間是不一樣的。比如在64bit編譯器環境下，char類型佔用1個位元組，int類型佔用4個位元組。位元組長度不一樣，包含的二進位位元就不一樣，能表示的資料範圍也就不一樣。因此，int類型能表示的資料範圍肯定比char類型大。下面來簡單算算64bit編譯器環境下int類型的取值範圍。

1.推算int類型的取值範圍

int類型佔用4個位元組，所以一共32位，那麼按理來說，取值範圍應該是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000~1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，也就是10進位的0 ~ 232 - 1。但是int類型是有正負之分的，包括了正數和負數，那怎麼表示負數呢？就是拿最高位來當符號位，當最高位為0就是正數，最高位為1則是負數。即：1000 0000 1001 1011 1000 0000 1001 1011就是一個負數，0000 1001 0000 1101 0000 1001 0000 1101是一個正數。由於最高位是0才代表正數，因此最大的正數是0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，也就是231 - 1。而最小的負數就是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，也就是-231（為什麼是這個值呢？可以根據前面章節提到的負數的二進位形式，自己去換算一下，看看1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000是不是-231。算不出也不用去糾結，不影響寫代碼，知道有這麼一回事就完了）。因此，int類型的取值範圍是-231 ~ 231 - 1。

注意：這個推算過程是不用掌握的，大致知道過程就行了，而且這個結論也不用去記，大致知道範圍就行了。

 

2.各種資料類型的取值範圍

int類型的取值範圍已經會算了，那麼其他資料類型的取值範圍就能夠以此類推。

（註：float和double由於是小數，它們的儲存方式是特別不一樣的，所以它們取值範圍的演算法也很不一樣，這裡不做介紹，也不用去掌握。e38表示乘以10的38次方，e-38表示乘以10的負38次方。）

上面表格中列出的只是64bit編譯器環境下的情況。如果你的編譯器是16bit或者32bit，這些資料類型的取值範圍肯定是不一樣的。比如int類型，在16bit編譯器環境下是佔用2個位元組的，共16bit，所以int類型的取值範圍是：-215 ~ 215 - 1。

 

3.數值越界1> 例子示範

前面已經看到，每種資料類型都有自己的取值範圍。如果給一個變數賦值了一個超出取值範圍的數值，那後果會不堪設想。

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     int c = 1024 * 1024 * 1024 * 4;6     7     printf("%d\n", c);8     return 0;9 }

 

我們都知道，int類型能儲存的最大值是231-1。在第5行給int類型的變數c賦值一個比231-1大的數值：232 （1024是210）

先看看在終端中的輸出結果：，可以看出輸出的值是0。

 

2> 結果分析

我們可以簡單分析一下為什麼將232賦值給變數c之後輸出的是0。232的 二進位形式是：1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，一共有33位位元。變數c佔用了4個位元組，只能容納32位位元，而且記憶體定址是從大到小的，因此，變數c在記憶體中的儲存形式是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，也就是0，最前面的那個1就不屬於變數c的了。

 

3> 結論

可以發現，如果超出了變數的取值範圍，那麼將損失精度，得到“垃圾資料”（“垃圾資料”就是指並非我們想要的資料）。可是，有時候我們確實要儲存一個很大很大的整數，比231-1還大的整數，這該怎麼辦呢？這個就要用到類型說明符，這這講的後面會討論。

 

回到頂部二、char1.簡單使用

char是C語言中比較靈活的一種資料類型，稱為“字元型”。既然叫“字元型”，那肯定是用來儲存字元的，因此我們可以將一個字元常量賦值給一個字元型變數。

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     char c = ‘A‘;6     7     printf("%c\n", c);8     return 0;9 }

在第5行定義了一個char類型變數c，並將字元常量‘A‘賦值給了c。在第7行將字元變數c輸出到螢幕，%c的意思是以字元的格式輸出。

輸出結果：

 

2.字元常量一定要用單引號括住

1> 下面的寫法是錯誤的：

1 int main()2 {3     char c = A;4     return 0;5 }

編譯器會直接報第3行的錯，錯誤原因是：標識符A找不到。你直接寫個大寫A，編譯器會認為這個A是一個變數。因此寫成‘A‘才是正確的，或者在第3行代碼的前面再定義1個變數名叫做A的char類型變數。

2> 下面的寫法也是錯誤的：

1 int main()2 {3     char c = "A";4     return 0;5 }

第3行中的"A"並不是字元常量，而是字串常量，將字串"A"賦值給字元變數c是錯誤的做法。字串和字元的儲存機制不一樣，因此"A"和‘A‘是有本質區別的。

 

3.字元型變數還可以當做整型變數使用

1個字元型變數佔用1個位元組，共8位，因此取值範圍是-27~27-1。在這個範圍內，你完全可以將字元型變數當做整型變數來使用。

 1 #include <stdio.h> 2  3 int main() 4 { 5     char c1 = -10; 6      7     char c2 = 120; 8      9     printf("c1=%d  c2=%d \n", c1, c2);10     return 0;11 } 

由於第9行用的是%d，表示以十進位整數格式輸出，輸出結果：。因此，如果使用的整數不是很大的話，可以使用char代替int，這樣的話，更節省記憶體開銷。

 

4.字元型變數只能儲存單位元組字元

其實字元有2種類型：單位元組字元和雙位元組字元。

• 單位元組字元：在記憶體中佔用1個位元組的字元。包括了26個英文字母的大小寫、10個阿拉伯數字等字元；
• 雙位元組字元：在記憶體中佔用2個位元組的字元。包括了中國、日本和韓國等國家的文字，比如漢字。

1個字元型變數只佔用1個位元組，所以1個字元型變數只能儲存1個單位元組字元。

下面的寫法是錯誤的：

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     char c = ‘ABCD‘;6     7     printf("%c\n", c);8     return 0;9 }

編譯器會對上面的代碼發出警告，並不會報錯，因此程式還是能夠運行。由於變數c只能儲存1個單位元組字元，最終變數c只儲存了‘ABCD‘中的‘D‘。

輸出結果：

 

5.字元型變數不能儲存漢字

在記憶體中，1個漢字需要用2個位元組來儲存，而1個字元型變數只佔用1個位元組的儲存空間，所以字元型變數不能用來儲存漢字。

下面的寫法是錯誤的：

1 int main()2 {3     char c = ‘男‘;    4     return 0;5 }

 編譯器會直接報第3行的錯誤。記住一個原則：單引號括住的必須是單位元組字元。

 

6.ASCII

說到字元，就不得不提ASCII這個概念

1> ASCII是基於拉丁字母的一套電腦編碼系統，是現今最通用的單位元組編碼系統，全稱是“American Standard Code for Information Interchange”。編碼系統，看起來好像很進階，其實就是一個字元集---字元的集合。

2> ASCII字元集包括了：所有的大寫和小寫英文字母，數字0到9，標點符號，以及一些特殊控制字元：如退格、刪除、製表、斷行符號，一共128個字元，全部都是“單位元組字元”。

3> 在電腦中的任何資料都是以二進位形式儲存的，因此每個ASCII字元在記憶體中是以二進位形式儲存的，而且只佔用1個位元組，位元的值就稱為這個ASCII字元的ASCII值。比如大寫字母A在記憶體中的二進位形式是：0100 0001，那麼它的ASCII值就是65。

4> 下面是一張ASCII碼字元表，ASCII碼值的範圍是0~127

5> 我們都知道1個char型變數只佔用1個位元組的儲存空間，而所有的ASCII字元都是單位元組字元，因此char型變數能儲存任何ASCII字元。而且在使用char型變數儲存ASCII字元時，可以直接用ASCII字元，也可以用ASCII值。

 1 #include <stdio.h> 2  3 int main() 4 { 5     char c1 = 65; 6      7     char c2 = ‘A‘; 8      9     printf("c1=%c  c2=%c \n", c1, c2);10     return 0;11 }

在第5、7行分別定義了字元型變數c1、c2。很明顯，變數c2儲存的是ACII字元‘A‘；變數c1儲存的是65，而ASCII值65對應的ASCII字元就是‘A‘，因此變數c1儲存的也是‘A‘。

由於第9行用的是%c，表示以字元格式設定輸出，輸出結果：

5> 經過上面的例子後，應該知道6和‘6‘的區別了吧

 1 #include <stdio.h> 2  3 int main() 4 { 5     char c1 = 6; 6      7     char c2 = ‘6‘; 8      9     printf("c1=%d  c2=%d \n", c1, c2);10     return 0;11 }

第5行給變數c1賦值了整數6，第7行給變數c2賦值了字元‘6‘，‘6‘的ASCII值是54。

由於第9行用的是%d，表示以十進位整數格式輸出，輸出結果：

 

回到頂部三、說明符1.什麼是說明符

1> 我們已經知道，在64bit編譯器環境下，1個int類型變數取值範圍是-231 ~ 231 - 1，最大值是231-1。有時候，我們要使用的整數可能比231-1還大，比如234這個整數，如果還堅持用int類型變數來儲存這個值的話，就會損失精度，得到的是垃圾資料。為瞭解決這個問題，C語言允許我們給int類型的變數加一些說明符，某些說明符可以增大int類型變數的長度，這樣的話，int類型變數能儲存的資料範圍就變大了。

2> C語言提供了以下4種說明符，4個都屬於關鍵字：

• short  短型
• long  長型
• signed  有符號型
• unsigned  無符號型

按照用途進行分類，short和long是一類，signed和unsigned是一類。

 

2.用法示範

這些說明符一般就是用來修飾int類型的，所以在使用時可以省略int

 1 // 下面兩種寫法是等價的 2  short int s1 = 1; 3  short s2 = 1; 4   5  // 下面兩種寫法是等價的 6  long int l1 = 2; 7  long l2 = 2; 8   9  // 可以連續使用2個long10  long long ll = 10;11  12  // 下面兩種寫法是等價的13  signed int si1 = 3;14  signed si2 = 3;15  16  // 下面兩種寫法是等價的17  unsigned int us1 = 4;18  unsigned us2 = 4;19  20  // 也可以同時使用2種修飾符21  signed short int ss = 5;22  unsigned long int ul = 5;

1> 第2行中的short int和第3行中的short是等價的。

2> 看第10行，可以連續使用兩個long。long的作用會在後面解釋。

3> 注意第21和22行，可以同時使用兩種不同的說明符。但是不能同時使用相同類型的修飾符，也就是說不能同時使用short和long 或者 不能同時使用signed和unsigned。

 

3.short和long

1> short和long可以提供不同長度的整型數，也就是可以改變整型數的取值範圍。在64bit編譯器環境下，int佔用4個位元組（32bit），取值範圍是-231~231-1；short佔用2個位元組（16bit），取值範圍是-215~215-1；long佔用8個位元組（64bit），取值範圍是-263~263-1

2> 總結一下：在64位編譯器環境下，short佔2個位元組(16位)，int佔4個位元組(32位)，long佔8個位元組(64位)。因此，如果使用的整數不是很大的話，可以使用short代替int，這樣的話，更節省記憶體開銷。

3> 世界上的編譯器林林總總，不同編譯器環境下，int、short、long的取值範圍和佔用的長度又是不一樣的。比如在16bit編譯器環境下，long只佔用4個位元組。不過幸運的是，ANSI \ ISO制定了以下規則：

• short跟int至少為16位(2位元組)
• long至少為32位(4位元組)
• short的長度不能大於int，int的長度不能大於long
• char一定為為8位(1位元組)，畢竟char是我們編程能用的最小資料類型

4> 可以連續使用2個long，也就是long long。一般來說，long long的範圍是不小於long的，比如在32bit編譯器環境下，long long佔用8個位元組，long佔用4個位元組。不過在64bit編譯器環境下，long long跟long是一樣的，都佔用8個位元組。

5> 還有一點要明確的是：short int等價於short，long int等價於long，long long int等價於long long

 

4.long的使用注意1> 常量

long和int都能夠儲存整型常量，為了區分long和int，一般會在整型常量後面加個小寫字母l，比如100l，表示long類型的常量。如果是long long類型呢，就加2個l，比如100ll。如果什麼都不加，就是int類型的常量。因此，100是int類型的常量，100l是long類型的常量，100ll是long long類型的常量。

 1 int main() 2 { 3     int a = 100; 4      5     long b = 100l; 6      7     long long c = 100ll; 8      9     return 0;10 } 

變數a、b、c最終儲存的值其實都是100，只不過佔用的位元組不相同，變數a用4個位元組來儲存100，變數b、c則用8個位元組來儲存100。

其實，你直接將100賦值給long類型的變數也是沒問題的，照樣使用。因為100是個int類型的常量，只要有4個位元組，就能儲存它，而long類型的變數b有8個位元組，那肯定可以裝下100啦。

1 int main()2 {3     long b = 100;4     5     return 0;6 }

 

2> 輸出

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     long a = 100000000000l;6     7     printf("%d\n", a);8     return 0;9 }

在第5行定義了long類型變數a，在第7行嘗試輸出a的值。注意了，這裡用的是%d，表示以十進位整數格式輸出，%d會把a當做int類型來輸出，它認為a是4個位元組的。由於a是long類型的，佔用8個位元組，但是輸出a的時候，只會取其中4個位元組的內容進行輸出，所以輸出結果是：

又是傳說的垃圾資料

 

那怎樣才能完整地輸出long類型呢？應該用格式符%ld

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     long a = 100000000000l;6     7     printf("%ld\n", a);8     return 0;9 }

注意第7行，雙引號裡面的是%ld，表示輸出1個long類型的整數，這時候的輸出結果是：

 

如果是long long類型，應該用%lld

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     long long a = 100000000000ll;6     7     printf("%lld\n", a);8     return 0;9 }

 

5.signed和unsigned

1> 首先要明確的：signed int等價於signed，unsigned int等價於unsigned

2> signed和unsigned的區別就是它們的最高位是否要當做符號位，並不會像short和long那樣改變資料的長度，即所佔的位元組數。

• signed：表示有符號，也就是說最高位要當做符號位，所以包括正數、負數和0。其實int的最高位本來就是符號位，已經包括了正負數和0了，因此signed和int是一樣的，signed等價於signed int，也等價於int。signed的取值範圍是-231 ~ 231- 1
• unsigned：表示無符號，也就是說最高位並不當做符號位，所以不包括負數。在64bit編譯器環境下面，int佔用4個位元組（32bit），因此unsigned的取值範圍是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ~ 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，也就是0 ~ 232 - 1

 

6.signed、unsigned也可以修飾char，long還可以修飾double

知道有這麼一回事就行了。

1 unsigned char c1 = 10;2 signed char c2 = -10;3 4 long double d1 = 12.0;

 

7.不同資料類型所佔用的儲存空間

 

回到頂部四、自動型別提升1.什麼是自動型別提升

先來看看下面的一則運算

 1 #include <stdio.h> 2  3 int main() 4 { 5     int a = 10; 6      7     double d = a + 9.5; 8      9     printf("%f \n", d);10     11     return 0;12 }

1> 在第5行定義了一個int類型的變數a，賦值了一個整數10。

2> 接著在第7行取出a的值10，加上浮點數9.5，這裡做了一個“加法運算”，並且將“和”賦值給d。所以d的值應該是19.5。

3> 在第9行使用格式符%f輸出浮點型變數d，預設是保留6位小數的。輸出結果為：

4> 看似這麼簡單的運算，其實包含了一些文法細節在裡面。嚴格來說，相同資料類型的值才能進行運算（比如加法運算），而且運算結果依然是同一種資料類型。第7行的情況是：變數a的值10是int類型（4位元組），9.5是double類型（8位元組）。很明顯，10和9.5並不是相同資料類型。按理來說，10和9.5是不允許進行加法運算的。但是，系統會自動對佔用記憶體較少的類型做一個“自動型別提升”的操作，也就把10提升為double類型。也就是說，本來是用4個位元組來存放10的，現在改為用8個位元組來存放10。因此，10和9.5現在都是用8個位元組來存放的，都是double類型，然後就可以進行運算了。並且把運算結果賦值給double類型的變數d。

5> 需要注意的是：經過第7行代碼後，變數a一直都還是int類型的，並沒有變成double類型。1個變數在它定義的時候是什麼類型，那麼就一直都是什麼類型。“自動型別提升”只是在運算過程中進行的。

 

2.常見的自動型別提升

 1 int main() 2 { 3     float a = 10 + 3.45f;// int 提升為 float 4      5     int b = ‘A‘ + 32; // char 提升為 int 6      7     double c = 10.3f + 5.7; // float 提升為 double 8      9     return 0;10 }

1> 注意第5行，系統會將字元‘A‘提升為int類型資料，也就是轉為‘A‘的ASCII值後再跟32進行加法運算。‘A‘的ASCII值是65，因此變數b的值為65+32=97。

2> 這個自動型別提升，知道有這麼一回事就行了，不用死記這規則，因為系統會自動執行這個操作。

 

回到頂部五、強制類型轉換1.什麼是強制類型轉換

先來看看下面的代碼

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     int i = 10.7;6     7     printf("%d \n", i);8     return 0;9 }

1> 注意第5行，我們將一個8個位元組的浮點數10.7賦值給了只有4個位元組儲存空間的整型變數i。可以想象得到，把8個位元組的內容塞給4個位元組，肯定會損失精度。在第7行將變數i的值輸出，輸出結果是：

輸出值為10，這是必然的。

2> 這裡面也有一點文法細節，其實第5行做了一個“強制類型轉換”的操作：由於左邊是int類型的變數i，那麼就會強制把double類型的10.7轉換為int類型的10，並且把轉換後的值賦值給了整型變數i。由於C語言是文法限制不嚴格，所以系統會自動強制轉換，如果換做是其他文法嚴格的語言，比如Java，第5行代碼早就報錯了。

3> 如果寫得嚴格一點，明顯地進行“強制類型轉換”，應該這樣寫：

1 #include <stdio.h>2 3 int main()4 {5     int i = (int) 10.7;6     7     printf("%d \n", i);8     return 0;9 }

注意第5行，在10.7的前面加了個(int)，表示強制轉換為int類型的資料。這樣就絕對不會有文法問題了。總之你將一個浮點型資料轉換為整型資料，就會丟失小數部分的值。

 

2.常見的強制類型轉換

 1 int main() 2 { 3     int a = 198l; // long 轉換為 int 4      5     char b = 65; // int 轉換為 char 6      7     int c = 19.5f; // float 轉換為 int 8      9     return 0;10 }

這個強制類型轉換，知道有這麼一回事就行了，不用死記這規則，因為很多時候系統會自動執行這個操作。

 

3.其他用法

前面看到的強制轉換好像都是“大類型”轉為“小類型”，其實這是不一樣的，也可以由“小類型”轉為“大類型”

1 int main()2 {3     int a = 10;4     5     double b = (double)a  + 9.6;6     7     return 0;8 }

注意第5行，先將a的值強制轉換為double類型後，再跟9.6進行加法運算。這樣的話，系統就不用執行“自動型別提升”的操作了。其實你不強轉也可以的，因為系統會做一個“自動型別提升”的操作，將變數a的值10提升為double類型。知道有這用法就行了，以後某些地方會用得上。

 

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