c语言数据类型

c语言中常见的数据类型

c语言中的数据类型有很多，大致分为“基本类型”，“构造类型”，“指针类型”，“空类型”

这次我们主要讲基本类型

整型

整型（整数类型）用于存储整数数值，根据长度（占用字节数）和符号性（是否能表示负数）分为多种类型。不同类型的核心区别在于表示范围（能存储的整数大小范围），这由其占用的二进制位数和符号性决定。而整型又分为有符号整型和无符号整型，本质上是为了适应不同的数据场景

有符号整型

这里需要一个相应的头文件<limits.h>，专门用于整数类型，而头文件定义了宏常量，来表示不同符号类型的最大值和最小值，不同类型的宏常量在代码中展示（宏常量均为大写！！！）

1.signed short int（短整型）

简写形式：short 或 signed short（signed 和 int 均可省略），占位符"%hd"。

• 长度：C 标准规定最小为 16 位（2 字节），几乎所有平台均实现为 2 字节。
• 表示范围：16 位时为 −215 ～ 215−1，即 -32768 ～ 32767。
• 用途：存储较小的整数（如温度、短距离等），比 int 更节省内存。

2. signed int（基本整型）

• 简写形式：int 或 signed（signed 和 int 可省略其一，最常用 int）占位符"%d"。
• 长度：C 标准规定最小为 16 位，现代平台（32 位 / 64 位）通常为 4 字节（32 位）。
• 表示范围：32 位时为 −231 ～ 231−1，即 -2147483648 ～ 2147483647（约 ±21 亿）。
• 用途：最常用的有符号整型，适用于大多数需要表示正负的场景（如计数器、坐标、盈亏数值等）。

3. signed long int（长整型）

• 简写形式：long 或 signed long（signed 和 int 可省略）占位符"%ld"。
• 长度：C 标准规定长度不小于 int，平台相关：32 位系统通常为 4 字节（32 位），64 位系统通常为 8 字节（64 位）。
• 表示范围：
  • 32 位时：同 int（-2147483648 ～ 2147483647）；
  • 64 位时：−263 ～ 263−1，即 -9223372036854775808 ～ 9223372036854775807（约 ±9e18）。
• 用途：存储比 int 更大的正负整数（需注意平台差异）。

4. signed long long int（超长整型）

• 简写形式：long long 或 signed long long（C99 标准引入，signed 和 int 可省略）,占位符"%lld"。
• 长度：C 标准规定最小为 64 位，现代平台均实现为 8 字节（64 位），跨平台稳定性高。
• 表示范围：64 位时为 −263 ～ 263−1，即同 64 位 long（约 ±9e18）。

用途：存储极大的正负整数（如大整数运算、毫秒级时间戳等超过 int 范围的场景）。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
int main()
{
	printf("         short                  %d  %d\n", SHRT_MIN, SHRT_MAX);
	printf("         int                    %d  %d\n", INT_MIN, INT_MAX);
	printf("              long              %ld   %ld\n", LONG_MIN, LONG_MAX);
	printf("         long long              %lld   %lld\n", LLONG_MIN, LLONG_MAX);

	return 0;
}

无符号整型

1. unsigned short int（无符号短整型）

• 全称：unsigned short int
• 简写形式：unsigned short（int 可省略，更常用）占位符"%hu"。
• 长度：C 标准规定最小为 16 位（2 字节），几乎所有平台均实现为 2 字节。
• 表示范围：16 位无符号类型的范围为 0 ～ \(2^{16}-1\)，即 0 ～ 65535（无符号类型最小值恒为 0）。
• 用途：存储较小的非负整数（如小范围计数、设备状态码等），比 unsigned int 更节省内存。

2. unsigned int（无符号基本整型）

• 全称：unsigned int
• 简写形式：unsigned（int 可省略，最常用）占位符"%u"。
• 长度：C 标准规定最小为 16 位，现代平台（32 位 / 64 位）通常为 4 字节（32 位）。
• 表示范围：32 位无符号类型的范围为 0 ～ \(2^{32}-1\)，即 0 ～ 4294967295（约 43 亿）。
• 用途：最常用的无符号整型，适用于大多数非负场景（如数组下标、计数（用户数量、文件大小）、哈希值等）。

3. unsigned long int（无符号长整型）

• 全称：unsigned long int
• 简写形式：unsigned long（int 可省略）占位符"%lu"。
• 长度：C 标准规定长度不小于 unsigned int，平台相关：32 位系统通常为 4 字节（32 位），64 位系统通常为 8 字节（64 位）。
• 表示范围：
  • 32 位时：0 ～ \(2^{32}-1\)（同 unsigned int，0～4294967295）；
  • 64 位时：0 ～ \(2^{64}-1\)，即 0 ～ 18446744073709551615（约 1.8e19）。
• 用途：存储比 unsigned int 更大的非负整数（需注意平台差异），如大文件大小、硬件地址等。

4. unsigned long long int（无符号超长整型）

• 全称：unsigned long long int
• 简写形式：unsigned long long（C99 标准引入，int 可省略）占位符"%llu"。
• 长度：C 标准规定最小为 64 位，现代平台均实现为 8 字节（64 位），跨平台稳定性高。
• 表示范围：64 位无符号类型的范围为 0 ～ \(2^{64}-1\)，即同 64 位 unsigned long（0～1.8e19）。
• 用途：存储极大的非负整数（如超大计数、UUID、64 位标识符等超过 unsigned int 范围的场景）。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
int main()
{

	printf("unsigned short                  0  %u\n", USHRT_MAX);
	printf("unsigned int                    0  %u\n", UINT_MAX);
	printf("unsigned long                   0  %lu\n", ULONG_MAX);
	printf("unsigned long long              0  %llu\n", ULLONG_MAX);
	return 0;
}

浮点型

浮点型（Floating-Point Types） 用于存储带小数部分的数值（如 3.14、-0.001、100.5 等），也可表示极大或极小的整数（超出整型范围的数，如 1e30）。与整型不同，浮点型的核心特点是能表示小数，但精度有限（无法精确表示所有实数）。浮点型分为单精度浮点型、双精度浮点型和扩展精度浮点型，（最常用的是单精度和双精度）

单精度浮点型

需要有对应的头文件<float.h>和宏常量

float（单精度浮点型）的核心特性：占位符"%f"

1. 存储长度：通常为 4 字节（32 位），遵循IEEE 754 标准，内部由三部分组成：
   • 1 位符号位（0 表示正数，1 表示负数）；
   • 8 位指数位（用于表示科学计数法中的指数）；
   • 23 位尾数位（用于表示科学计数法中的有效数字，即尾数）。
2. 精度：有效数字位数约为 6~7 位（即小数点前后总共能精确表示 6~7 位数字）。例如，float 存储 3.141592653 时，可能只能精确到 3.141593（第 7 位后产生误差）。
3. 表示范围：能表示的数值范围约为：
   • 正数：\(\pm 1.17549435 \times 10^{-38}\)（最小值）～ \(\pm 3.40282347 \times 10^{38}\)（最大值）；
   • 负数范围与正数对称（因符号位控制正负）。

#include <stdio.h>
#include <float.h>
int main()
{
	printf("float:        最小正值：%e，最大值：%e\n", FLT_MIN, FLT_MAX);
	return 0;
}

双精度浮点型

double（双精度浮点型）的核心特性：占位符"%lf"

1. 存储长度与结构：通常为 8 字节（64 位），遵循IEEE 754 标准，内部结构分为三部分：
   • 1 位符号位（0 表示正数，1 表示负数）；
   • 11 位指数位（用于表示科学计数法中的指数，范围比float的 8 位指数位更大）；
   • 52 位尾数位（用于表示有效数字，长度远长于float的 23 位，因此精度更高）。
2. 精度：有效数字位数约为 15~17 位（小数点前后总共能精确表示 15~17 位数字），远高于float的 6~7 位。例如，double 存储 3.141592653589793 时，能精确到更多位数，误差远小于float。
3. 表示范围：能表示的数值范围远大于float，约为：
   • 正数：\(\pm 2.2250738585072014 \times 10^{-308}\)（最小值）～ \(\pm 1.7976931348623157 \times 10^{308}\)（最大值）；
   • 负数范围与正数对称（由符号位控制）。

#include <stdio.h>
#include <float.h>
int main()
{
	printf("double:       最小正值：%e，最大值：%e\n", DBL_MIN, DBL_MAX);
	return 0;
}

扩展精度浮点型

long double（扩展精度浮点型）的核心特性：占位符"%lf"

1. 存储长度与结构：长度不固定，因编译器和系统而异，常见实现包括：
   • 8 字节：与 double 完全一致（部分编译器为兼容旧系统采用此设计）；
   • 10 字节：采用 x87 浮点格式（80 位扩展精度，含 1 位符号位 + 15 位指数位 + 64 位尾数位）；
   • 12 字节或 16 字节：部分编译器（如 GCC 在 64 位 Linux 系统）采用 16 字节（128 位），基于 IEEE 754-2008 标准的 “四精度” 或扩展格式。

无论长度如何，其结构仍遵循 “符号位 + 指数位 + 尾数位” 的科学计数法逻辑，仅位数比 double 更多（尤其是尾数位，直接影响精度）。

1. 精度与范围：精度（有效数字位数）和范围随长度增加而提升：
   • 10 字节（80 位）：有效数字约 18~19 位，范围远大于 double（指数位更多）；
   • 16 字节（128 位）：有效数字约 33~36 位，范围极宽（能表示更大或更小的数值）。

#include <stdio.h>
#include <float.h>
int main()
{
	printf("long double:  最小正值：%Le，最大值：%Le\n", LDBL_MIN, LDBL_MAX);
	return 0;
}

浮点型的输出

在浮点型数据类型中，我们可以自定义数据的小数位数和整体最小位数

不管是单精度还是双精度，我们在%后面加上".n"表示小数位数为n位，在"%d"中间有n的时候，表示最低位数，比如"%4d"就是最低位数为4个，若输入的数字超出设置的位数大小，就原样输出，若输入的数字个数少于设置的最小位数时，就在左边补空格

当我们占位符是"%5.2f"或"%5.2lf"，表示总共最低位数为5个数，小数为2个数且后一位小数会四舍五入，若总体字符数超出设置的最低字符数个数就在左边补空格，若输入的小数位数超出设置的小数位数，就在左边补0

字符型

字符型（Character Types） 本质上是一种特殊的1 字节整型（通常占用 8 位），主要用于存储字符（如字母、数字、符号等），但也可以表示整数（范围由符号性决定）

char（基本字符型）占位符"%c"

• 全称：字符型（Character Type），是 C 语言中最基础的字符类型。
• 长度：固定为 1 字节（8 位），C 标准强制规定（不同于整型的长度可能随平台变化）。

表示范围：

• • 若默认带符号（同signed char）：-128 ～ 127；
  • 若默认无符号（同unsigned char）：0 ～ 255。

最后一个初始化为65，为什么会输出字符A，因为占位符给的是%c，就要输出一个字符，而65所对应的ascll字符为大写字母A

有符号字符型

signed char,占位符"%c"

全称：带符号字符型（Signed Character Type）。

长度：1 字节（8 位），与char相同。

符号性：明确带符号（有符号位），最高位为符号位（0 表示非负，1 表示负）。

表示范围：-128 ～ 127（计算方式：\(-2^7\) ～ \(2^7 - 1\)）。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
int main()
{
	printf("signed char                    0  %u\n", UCHAR_MAX);
	return 0;
}

无符号字符型

unsigned char，占位符"%c"

全称：无符号字符型（Unsigned Character Type）。

长度：1 字节（8 位），与char、signed char相同。

符号性：无符号（无符号位，所有 8 位均用于表示数值）。

表示范围：0 ～ 255（计算方式：0 ～ \(2^8 - 1\)）。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
int main()
{
	printf("unsigned char                    0  %u\n", UCHAR_MAX);
	return 0;
}