C语言：类型存储

类型存储

char: 可能为signed char 或 unsigned char ，根据编译器不同实现不同。占位一个字节。Signed char取值范围为-128~127， unsigned char 取值范围为0~255。

举例：‘A’: 65 内存中的位模式：

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1

0

short: 通常占位2字节。默认为signed short, 取值范围-2¹⁵~2¹⁵-1。另有unsigned short，取值范围0~2¹⁶-1。

举例：1027：内存中的位模式（本文一律采用大端存储的方式）：

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-1027：位模式：

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1

计算机采用补码来存储整数。补码的表示方法如下：

正数：与原码相同；

负数：对其绝对值原码按位取反，然后加1

用补码存储整数主要有以下几个好处：

1. 计算加减法时，可以将符号域统一处理，简化电路设计。以-1027+1027为例，在计算机中存储计算过程为：1111101111111101 + 0000010000000011 = 10000000000000000，高位1舍去，等于0。
2. 补码在变换一个数的正负属性时，其过程是相同的，不需要额外的电路设计。依然以1027为例： 对0000010000000011按位取反然后加1，得到1111101111111101，即-1027。现在对-1027，即1111101111111101按拉取反然后加1，又得到0000010000000011，即1027。
3. 正零和负零在补码中的表示是相同的。

int: 通常占位2或4个字节。现代编译器多为4字节，故现以4字节为准。默认为 signed int，取值范围-2³¹~2³¹-1。另unsigned int，取值范围0~2³²-1。

举例：65539：

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-65539：

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long: 通常占位4或8字节。占位4字节时与int相同，占位8字节时与long long相同。略。

long long: 通常占位8字节。默认signed long long，取值-2⁶³~2⁶³-1。另unsigned long long,取值0~2⁶⁴-1。举例略。

注：c99中仅要求：sizeof(short) <= sizeof(int) <= sizeof(long) < sizeof(long long)，对各类型占字节数并无明确规定，与各编译器的实现有关。

float: 占位4字节，其内存中位模式布局如下：

S

Exponent

Mantissa

其中，最高位（第31位）S为符号位，取值0（正数），1（负数）。

后面的八位（第30~23位），为指数位，取值0~255。

最后的二十三位（第22~0位），为尾数位，分别代表2^-1，2^-2……2^-23。

Float代表的数值f = (-1)^S * (1+Mantissa) * 2^{(exponent - 127)}，所以理论上浮点数可表示的取值范围为-(2 - 2^-23)*2¹²⁸ ~ (2 - 2^-23)*2¹²⁸。但是还有几种特殊情况需要处理，所以计算机在存储浮点数时有以下规定：

1. 当指数部分为0且尾数部分为0时，该数为正负0。(取决于符号位)
2. 当指数部分为255且尾数部分为0时，该数为正负无穷大。（取决于符号位）
3. 当指数部分为255且尾数部分不为0时，该数非法（NaN）。

所以实际上浮点数可表示的取值范围为-(2 - 2^-23)*2¹²⁷ ~ (2 - 2^-23)*2¹²⁷。

举例：19.375：先将19.375的整数部分与小数部分分别二进制化，得到10011.011，然后将其通过移位变换到1~2-2^-31范围内：1.0011011 * 2⁴，于是得到其在内存中的位模式：

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1

1

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又如：-0.625：其二进制表示为-0.101，移位得：-1.01 * 2^-1，于是得其在内存中的位模式：

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但是有些小数是无法在有限的位数内将其二进制化的，以0.9为例，对其二进制化将得到一个无限循环的二进制小数：0.1110011001100……，可我们存储小数部分的只有二十三位，于是只能将后面的部分截断，这就产生了浮点数的精度问题。这也是为什么不能对浮点数用==符号判断相等的原因：计算机是按位比较来判断两数是否相等的，但0.9与0.3 + 0.6的内存位模式布局却可能是不一样的。

0.9内存布局：

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0

a = 0.3; b = 0.6; c = a + b; c的内布局为：

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1

float的精度由其尾数决定，因2²³ = 8388608，共七位，故float的精度为小数点后6~7位有效数字。

double: 占位8字节。其存储原理与float相同，不过将指数部分扩展到11位，将尾数部分扩展到52位。其取值范围为：-(2 - 2^-52) * 2¹⁰²³~(2 - 2^-52) * 2¹⁰²³。其精度为小数点后15~16位有效数字。举例略。

Pointer：通常定义为 unsigned long类型。占位4或8字节。

数组：在内存中连续存储同一类型的数据。

举例: char letters[] = {‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’};letters 内存布局：

A

B

C

D

struct: 在内存中连续存储多种（不同类型）数据。

举例：struct {int a, char b[4], short c[2]}st; st内存布局：

int
char	char	char	char
short		short

union: 在内存中存储多种（不同类型）数据，这些数据共用同一块内存，同一时间只能访问其中某一种数据。

举例：union{int a, short b, char c}un; un内存布局：

|---------------------------------------------- int -----------------------------------------------|

|---------------------short--------------------|

|----------char--------|