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数据类型 (C语言)

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C语言中,数据类型可以分为两类:基础数据类型和复合数据类型。

基础数据类型[编辑]

注意:以下是典型的数据位长和范围。编译器可能使用不同的数据位长和范围。请参考具体的参考手册。

在标准头文件limits.hfloat.h中说明了基础数据的长度。float,double和long double的范围就是在IEEE 754标准中提及的典型数据。另外,C99添加了新的复数类型,C11添加了原子类型,它们不在本条目讨论范围内。关于这些类型的具体含义和部分细节,参见资料类型,最后一列写出了这些类型在硬件层面的类型(x86&x86_64实现)

关键字 位元組(字节) 范围 格式化字符串 硬件层面的类型 备注
char 1bytes 通常为-128至127或0至255,与体系结构相关 %c 字节(Byte) 大多数情况下即signed char;

在极少数1byte != 8bit或不使用ASCII字符集的机器类型上范围可能会更大或更小。其它类型同理。

unsigned char 1bytes 通常为0至255 %c、%hhu 字节
signed char 1bytes 通常为-128至127 %c、%hhd、%hhi 字节
int 2bytes(16位系统) 或
4bytes
-32768至32767或
-2147483648至2147483647
%i、%d 字(Word)或双字(Double Word) signed int
unsigned int 2bytes 或
4bytes
0至65535 或
0至4294967295
%u 字或双字
signed int 2bytes 或
4bytes
-32768至32767 或
-2147483648至2147483647
%i、%d 字或双字
short int 2bytes -32768至32767 %hi、%hd 大多数情况下即signed short
unsigned short 2bytes 0至65535 %hu
signed short 2bytes -32768至32767 %hi、%hd
long int 4bytes 或
8bytes[1]
-2147483648至2147483647 或
-9223372036854775808至9223372036854775807
%li、%ld 长整数(Long Integer) signed long
unsigned long 4bytes 或
8bytes
0至4294967295 或
0至18446744073709551615
%lu 整数(Unsigned Integer)或

长整数(Unsigned Long Integer)

依赖于实现
signed long 4bytes或
8bytes
-2147483648至2147483647 或
-9223372036854775808至9223372036854775807
%li、%ld 整数(Signed Integer)或

长整数(Signed Long Integer)

依赖于实现
long long 8bytes -9223372036854775808至9223372036854775807 %lli、%lld 长整数(Long Integer)
unsigned long long 8bytes 0至18446744073709551615 %llu 长整数(Unsigned Long Integer)
float 4bytes 2.939x10−38至3.403x10+38 (7 sf) %f、%e、%g 浮点数(Float)
double 8bytes 5.563x10−309至1.798x10+308 (15 sf) %lf、%e、%g 双精度浮点型(Double Float)
long double 10bytes或
16bytes
7.065x10-9865至1.415x109864 (18 sf或33 sf) %lf、%le、%lg 双精度浮点型(Double Float) 在大多数平台上的实现与double相同,实现由编译器定义。
_Bool 1byte 0或1 %i、%d 布尔型(Boolean)

注:粗体为C99所新增的类型。

复合数据类型[编辑]

在C语言中,复合数据类型可分为三类:结构、联合和枚举。在现代C语言中,联合和枚举的使用频率已逐渐减少。

结构[编辑]

结构(structure variable)允许构造由多个基础数据类型组合而成的复杂结构[2]。结构为面向对象编程的蓝本。以下示例通过结构和结构体里的指针实现了二叉树结构:

1 typedef struct Bintree {
2     int data;
3     struct bintree *lchild; // left child of the node
4     struct bintree *rchild; // right child of the node
5 } bintree; // 自定义 bintree 类型

为结构定义变量时通常会用到动态内存分配

1 #define mktree() (bintree *)malloc(sizeof(bintree)) // 分配该结构所需的内存单元数量
2 bintree *tree;
3 tree = mktree(); // 分配到 tree 指针
4 tree->data = 1;
5 tree->lchild = mktree();
6 ...

由于C语言不具备自动垃圾收集(Garbage Collection)功能,使用完毕后调用free(treePtr)来释放之前通过malloc(size)分配的内存。详见这里。 在C99标准中,还添加了名为伸缩型数组成员的特性[3],关于此特性的内容超出了该条目的介绍范围,若需了解更多信息可参见文档或其它材料。

联合[编辑]

联合(union)与结构相类似,但不同的是,联合在某一特定时刻只有最后被使用的成员的值是确定的,因此一个联合只使用所有成员中所占空间最大的成员所使用的内存。然而,一些编译器可以通过编译参数或#pragma的方式强制联合使用与所有成员所占储存空间的和相等的储存空间,在这种情况下,除最后被使用的成员外,其余成员的值是未定义的[4]。以下给出了联合的一个声明:

1 union foo{
2     int bar;
3     double foobar;
4 };
5 
6 foo.bar = 8;
7 foo.foobar = 3.14;

在这个例子中,假设使用32位平台编译,一个double变量占8字节,一个int变量占2字节(由上表得),则该联合所占大小即为double类型的大小——8字节。在这段程序执行完毕后,foo.bar的值是未定义的,而foo.foobar的值为3.14。

枚举[编辑]

枚举(enumerated type)用来声明一组整数常量。默认情况下,枚举声明格式为enum type {value1,value2,...,valuen};此时value1,value2分别为0,1,直到n-1。事实上,枚举类型在C语言实现中是以int类型储存的[5]。以下是枚举的一个声明:

1 enum a { b , c , d };

在此之后,便可以以如下方式使用:

1 enum a foo;
2 foo = b;
3 if(foo != c) //等同于if(foo != 1)
4 {
5     do_something();
6 }

而此时的b,c,d分别为0,1,2。 另外,也可以手动为枚举列表中的常量赋值。下面是一个例子:

1 enum colour {red = 100,blue = 700,yellow = 200};

则此时red,blue,yellow的值分别为100,700,200.

需要注意的是,枚举在C和C++中所表现的行为有一些细微的差异。参见C与C++的兼容性

参考文献[编辑]

  1. ^ GCC、Clang 等实现中,64位代码的long类型为64位,而MSVC中则维持32位
  2. ^ ISO/IEC 9899:2018 (PDF). [2020-06-10]. (原始内容存档 (PDF)于2020-07-22). 
  3. ^ ISO/IEC 9899:1999 (PDF). [2020-06-15]. (原始内容存档 (PDF)于2018-01-11). 
  4. ^ ISO/IEC 9899:2018 (PDF). [2020-06-10]. (原始内容存档 (PDF)于2020-07-22). 
  5. ^ ISO/IEC 9899:2018 (PDF). [2020-06-10]. (原始内容存档 (PDF)于2020-07-22).