基础_004_数据类型及其转换

一、数据类型

1、整型数据

类型

关键字

字节

数值范围

读写

基本整型

int

4

（-2³¹～2³¹-1）

%d

短整型

short int

2

-32768～32767（-2¹⁵～2¹⁵-1）

%hd

长整型

long  int

4

（-2³¹～2³¹-1）

%ld

无符号基本整型

unsigned int

4

（0～2³²-1）

%u

无符号短整型

unsigned short

2

0～65535（0～2¹⁶-1）

%hu

无符号长整型

unsigned long

4

（0～2³²-1）

%lu

注：在TC2.0中，int型数据在内存中存储占用2字节。以上为Dev-C++和Microsoft Visual C++ 2010 Express中的使用情况。此外，还有long long型数据，在内存中存储占用8字节，因为使用较少，此处不再介绍。

2、字符型数据

类型

关键字

字节

数值范围

读写

有符号字符型

char

1

-128～127（-2⁷～2⁷-1）

%c

无符号字符型

unsigned char

1

0～255（0～2⁸-1）

%c

    字符型数据输出字符时采用%c，计算或输出数值时采用其对应ASCII码转数值操作。

注：整型和字符型数据加粗的数据取值范围要能背记，并能熟练转换二进制，方便强制类型转换时的分析。

3、整型和字符型数据的存储

    整型和字符型数据严格说来都是用补码来存储，但是因为正数的原码，反码，补码全部一致，因此，可以用下面的方式简单理解其存储：

    正数：原码

    负数：补码（反码+1）

    对于负数，存储和读取都采用取反加1的方式，方便理解。

例题：（以下数据假定采用2字节存储）

（318）→存储和读取都用原码，即256+32+16+8+4+2→（0 000 0001 0011 1110）₂

（-318）→存储，将318取反+1，符号位为1→（1 111 1110 1100 0010）₂

（1 111 1111 1101 1110）₂      →读取，将左侧数据取反+1，符号为负→（-34）

4、浮点型数据

类型

关键字

字节

数值范围

读写

单精度浮点型

float

4

±（-10^-38～10³⁸）

%f

双精度浮点型

double

8

±（10^-308～10³⁰⁸）

%lf

注：关于浮点型数据的存储，请参考博客文章《基础_005_扩展_浮点型数据的存储》。此外，还有long double型数据，在内存中存储占用16字节，因为使用较少，此处不再介绍。

5、常量数据类型的确定

    23为int（4），4.6为double（8），

    123L为long int（8），123u为unsigned int（4），

    4.6F为float（4），4.6L为long double（16）

二、数据类型转换

1、强制类型转换   

    short、char、float的数据类型不能为最终结果。

    转换原则是“由低向高”。

2、符号扩展

    长型数据→短型数据：截取低位

    短型数据→长型数据：符号扩展（即根据短型数据的数据类型扩展符号位）

                       即有符号数按照符号位扩展，无符号数扩展0

    先符号扩展再运算。

3、强制类型转换与符号扩展综合应用

例题1：

short int a=-1;
int b=1,c;
c=(a+b)/2;
printf("c=%d",c);

分析：

  short int a=-1

  1111 1111 1111 1111（即将-1的补码存入）

  int b=1 

  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

  a+b进行加法运算，结果为int型，故将a进行符号扩展后再相加。

  a进行符号扩展

  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

  a+b结果 

1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

  因int型数据只能存储32位，溢出，故将舍弃1，最终结果为0。

   (a+b)/2仍然为0，因此输出为0。

 例题2：   

unsigned short int a=-1;
short int b=1,c;
c=(a+b)/2;
printf("c=%d",c);

分析：   

  unsigned short int a=-1

  1111 1111 1111 1111（即将-1的补码存入）

  short int b=1 

  0000 0000 0000 0001

  a+b进行加法运算，结果为int型，因a是无符号数，扩展0；b按照符号位扩展。

  a进行符号扩展

  0000 0000 00000000 1111 1111 1111 1111

  b进行符号扩展

  0000 0000 00000000 0000 0000 0000 0001

  a+b结果 

  0000 00000000 0001 0000 0000 0000 0000

   (a+b)/2

  00000000 0000 0000 1000 0000 0000 0000

  因为c为short int，因此要将(a+b)/2的结果截取低16位给c。

  c

  10000000 0000 0000

  c按照%d打印，即按照int型打印，将再次进行符号扩展，此时c为有符号数，因此扩展符号位。此时要注意与第一次扩展的不同。

  printf("c=%d",c)

  1111 1111 1111 1111 1000 0000 00000000

  上述补码按照规则取反加1后，读取结果为-32768。

例题3：

unsigned short int a=-1;
unsigned short int b=1,c;
c=(a+b)/2;
printf("c=%d",c);

分析：   

  unsigned short int a=-1

  1111 1111 1111 1111（即将-1的补码存入）

  unsigned short int b=1 

  0000 0000 0000 0001

  a+b进行加法运算，结果为int型，因a和b都是无符号数，故直接扩展0即可。

  a进行符号扩展

  0000 0000 00000000 1111 1111 1111 1111

  b进行符号扩展

  0000 0000 00000000 0000 0000 0000 0001

  a+b结果 

  0000 00000000 0001 0000 0000 0000 0000

  (a+b)/2

  00000000 0000 0000 1000 0000 0000 0000

  因为c为unsigned short int，因此要将(a+b)/2的结果截取低16位给c 。  

  c

  1000 0000 0000 0000

  c按照%d打印，即按照int型打印，将再次进行符号扩展，此时c为无符号数，扩展0。这是与例题2不同之处。  

  printf("c=%d",c)

  0000 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000

 上述数据读取结果为32768。

 小结：

    不同类型数据运算，先确定结果类型，然后扩展符号位再运算。

    打印结果时，也存在数据类型转换。

    比较3个例题间的不同，强化理解。

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