C语言【进制、原反补码、数据类型】

C语言【进制、原反补码、数据类型】

1、二进制、八进制、十进制、十六进制在C语言中的使用（赋值及输出）？

/**
	二进制
	赋值时以 0b 或 0B 开头；
	输出时没有所属占位符, 十六进制整数输出也比较直观
*/
int num_bin = 0b110;
printf("%d\n", num_bin);	// 以十进制整数形式输出
//其他进制输出形式略，总之就是没有二进制形式的输出

/**
	八进制
	赋值时以0（零）开头；
	占位符：%o (小写字母o , 八进制整数)
*/
int num_oct = 0123;
printf("%o\n", num_oct);	// 以八进制整数形式输出

/**
	十进制
	赋值时正常表示
	占位符：%d 表示输出形式为十进制整数
*/
int num_deci = 123456;
printf("%d\n", num_deci);

/**
	十六进制
	以0x或0X开头
	占位符： %x     输出十六进制整数（A-F输出为小写）
		   %X     输出十六进制整数(A-F输出为大写)
	       %#x    输出0x样式十六进制整数
		   %#X    输出0X样式十六进制整数
*/
int num_hex = 0xff;
printf("%x\n", num_hex);
printf("%#x\n", num_hex);
printf("%#X\n", num_hex);

拓展问题：有没有浮点类型二/八/十六进制的数的展示 ？输出呢？

似乎有，似乎用处不大。来一段：

float hex_float = 0x1P3;
printf("hex_float = %f\n", hex_float);  // 输出为 hex_float = 8.000000

在这里，0x1P3是一种用科学计数法表示十六进制浮点数的方式。在这个例子中，1P3表示1乘以2的3次方，也就是8。

2、进制转换略。 遗留问题： 浮点数的进制转换？

3、机器数指一个数在计算机中存储的二进制原样；真值指按规则编码后表示的值，比如1001这个二进制数，如果把最高位的1表示为符号位，则其真值为-1。

4、原反补码是什么及各自的转换。

• 原码：最高位表示符号位（0正、1负）的机器数。

• 反码：正数反码即原码；负数反码符号位不变，其他位取反。

  ​ 反码存在的意义就是为了求补码。

• 补码：正数的补码即原码；负数的补码即反码+1。

  ​ 补码存在的意义就是为使计算机运算更方便，因为计算机没有设计减法器，听说减法器不如用补码更简洁和高效。

  ​ 补码的设计原理是：让负数原码的绝对值和负数的补码相加为全零（最高位溢出），这个补全后的数即为该存储大小能表示的个数，2字节的话这个数即为65536，这样的话有效位数就全为0了。

  ​ 比如：2+（-2）=0。 -2的补码离有效位全0少2；+2离有效位全0多了2，对于有效位全0来说刚好互补。

  ​ 这样设计的好处为：作减法运算时，可视为正数和负数相加。

  ​ 运算时，符号位也参与运算。

  ​ 负数补码转原码时，也可以直接取反后+1得到。

  /**
  	下面的代码中
  		short 占两个字节，能表示65536个数，最高位溢出，有效位全0
  		-2的在内存中以补码形式存储，表示为十进制即为65534，要用%u输出
  		也可以想-2离有效位全0即65536少2，即65534
  */
  unsigned short num_byte2 = -2;
  printf("%hu\n", num_byte2);	// 输出为 65534  hu表示无符号短整型
  
  short num_byte2_1 = -2;
  printf("%hu\n", num_byte2_1);	// 输出为 65534
  

  ​ 问题：参考上面的代码，下面的代码为什么会这样子输出？

  unsigned short num_byte2 = -2;	// 这一步将num_byte2转换为65534
  printf("%u\n", num_byte2);		// 输出为 65534
  
  short num_byte2_1 = -2;			// 在这一步num_byte2_1还是-2
  printf("%u\n", num_byte2_1);	// 输出为 4294967294  转换为无符号时short占不下了，按四个字节来，就变成了 4294967296-2， 即 4294967294
  

5、基本数据类型

• 整型

  ---

  • 短整型 short ---------- 2Byte

    ---

    ​ 有符号短整型 signed short / short 占位符为： %hi 表示范围：-32768到32767 字面量无尾缀

    ​ 无符号短整型 unsigned short 占位符为： %hu 表示范围：0到65535 字面量无尾缀表示

    ---

  • 整型 int ---------- 16位机 2Byte； 32位机 4Byte

    ---

    ​ 有符号整型 signed int / int 占位符： %d 表示范围： 根据位数决定

    ​ 一般拼写上一个没超过int范围的数默认字面量的类型为int，除非在字面量后面加尾缀。

    ​ 无符号整型 unsigned int 占位符 %u 表示范围： 根据位数决定 字面量尾缀为u或U

    ---

  • 长整型 long ----------- 32位机 4Byte； 64位机 8Byte 问题： 我64位机咋还是4Byte？  windows的问题。Linux就是8个。不同系统使用的数据模型不同，导致long表示的范围不能确定无二。

    ---

    ​ 有符号长整型 signed long / long 占位符：%ld 表示范围：不做掌握 字面量尾缀 l或L

    ​ 无符号长整型 unsigned long 占位符： %lu 表示范围：不做掌握 字面量尾缀lu或ul

    ---

  • 长长整型 long long ------------ 8Byte

    ---

    ​ 有符号长长整型 signed long long / long long 占位符： %lld 表示范围：很大很大 字面量尾缀ll或LL

    ​ 无符号长长整型 long long 占位符： %llu （l和u位置不可互换） 表示范围：很大很大 字面量尾缀llu或LLU

    ---

  注意：
  任何系统的pointer(指针类型)位数和系统一致，比如64位即8Byte；       
  char、int、long long不随系统改变； 
  尽量不使用long；
  想确保int为4Byte可以使用stdint.h库里的 int32_t 类型

• 浮点型 浮点型没有无符号表示。浮点数的底层是三段存储的，符号位、指数部分、有效部分，具体转计算机组成原理查看。

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  • 单精度浮点型 float --------- 4Byte

    ---

    表示范围：1.2E-38 到 3.4E+38 有效小数位 6-9

    字面量尾缀f或F，给不加小数点的字面常量尾缀f或F会报错

    占位符：对于printf(...)来说，单精度和双精度都是 %f C99打补丁后都可以为%lf

    对于scanf(...)来说，单精度只能为 %f

    ---

  • 双精度浮点型 double --------- 8Byte

    ---

    表示范围 2.3E-308 到 1.7E+308 有效小数位数 15-18

    加了小数点的字面量默认为double，无需尾缀

    占位符：对于printf(...)来说，单精度和双精度都是 %f C99打补丁后都可以为%lf

    对于scanf(...)来说，双精度只能为 %lf

    ---

  • 长双精度浮点型 long double ------------ 32位机 10Byte； 64位机16Byte

    ---

    表示范围 很大很大 有效小数位数18位以上

    字面量尾缀l或L，给不加小数点的字面常量尾缀f或F会表示为long

    占位符：%Lf

    ---

  • 浮点数打印时默认保留六位小数，可自行调整。如下：

    double num_doub = 123456789.23956;
    // 注意： 这个保留的两位是四舍五入而不是截取 （我用的gcc，别的编译器没试过）
    printf("%20.2lf\n", num_doub);		// 总共输出二十个字符，不够前面补空格。小数点后保留两位，如果整数位大于二十，则仍然完整输出整数位，小数位保留两位（注意.2后面是字母l,不是数字1）
    
    // %e 占位符可以输出浮点数的科学计数法表示形式（适用float和double） 长双用%Le（L大写）
    double num_double2 = 123.4;
    printf("%e\n", num_double2);
    

    ---

• 字符型 char ------- 1Byte

  占位符： %c

  不能存中文字符，想存中文字符用指针或数组。

  本质就是一个整数。不同设备把char默认为有符号/无符号的类型。一般是有符号，即 -128 到 127

• 布尔型 _Bool C89标准没有布尔类型。C99提供了_Bool类型，底层依然是整型。

6、数据类型转换

• 隐式转换（自动类型转换）

  short（2）/ char（1） ----> int（2/4） -----> unsigned int (2/4) --------> long(4/8) ------> unsigned long(4/8) ----> long long(8) ------> float(4) ------> double(8) ------> long double(10/32)

​ 浮点转整型有可能出现溢出（如果整数很大）或者 精度缺失

• 显示转换（强制类型转换，略） 整数小转大具体细节按补码计算。涉及浮点数的小转大不会。

  float num_f = 12.3f;
  double num_dou = (double) num_f;
  printf("%lf\n", num_dou);		// 输出 12.300000
  

7、sizeof(...)的使用，格式占位符，返回的类型等。

sizeof(类型/变量名/字面量/表达式)

如果不是查看 类型或表达式 的大小，可以使用 sizeof 变量名/字面量

占位符为 %zu 或 %d

返回类型为size_t，根据系统决定实际类型。

返回类型的字节个数，如果查看某个字面量的字节占用个数，查的是它默认的使用类型字节数。

8、补充

1. 转义字符

\b 退格； \n 换行符； \r 回车符； \t 制表符； \加单双引号或斜杠在特殊情况下转义为它们本身等

2. C语言中非0即为真，-1也是真。

3. <stdint.h> 和 <stdbool.h> 提供的类型，略。

#include<stdio.h>
#include<stdint.h>
// 精确宽度整数类型
// 64位，很多计算机底层为long long  ， %d 输出会数值错乱
int64_t e1 = 4500000000;