C 语言的数据类型

数据类型，即数据对象的类型，是编程语言的基石。自编程语言发明以来，数据类型就已经存在，其最初的目的就是为了能够让程序更加充分的利用稀缺的内存空间。

在硬件行业严格遵守摩尔定律发展了多年后的今天，开发者得以享受充足内存资源，同时，数据类型也被赋予了更深厚的含义：

确定数据对象占用的内存空间大小
确定数据对象的数值范围
规定数据对象所能进行的操作（行为）

EXAMPLE：基本整型数据对象占用 4 Bytes(32 Bits) 的内存空间, 数值范围是 0x0~0xFFFF FFFF，可以进行求余运算。
NOTE：需要注意的是，类型数据对象所占用的内存空间和数值范围，除了取决于 C 语言本身的常规定义之外，还可能会受到编译器的影响。

C 语言 4 大数据类型：

基本数据类型
派生数据类型
指针类型
空类型

常量与变量

C/C++ 中，数据具有 “常量/变量” 两种表现形式。首先来看，何为常量？何为变量？

常量：指的是在程序运行过程中其数据值不可更改的量。e.g.

整型常量：即整数
浮点型常量：又称为实型常量，即小数，可使用小数或指数形式来表示
字符型常量：即符号，用单引号括起来的一个字符，具有一般字符和转义字符两种类型
字符串常量：即用双引号括起来的多个字符组成的字符序列
符号常量：即对常量进行命名，所以字符常量即是常量名，使用 const 或 #define 来定义

变量：表示一个具有名字的，具有特定属性的存储空间。在程序运行过程中该存储空间内的数据值可以被改变。变量具有下列三个要素：

变量名
数据类型
数据值

基本数据类型

基本数据类型清单，如下图：

EXAMPLE: 创建一个基本整型变量

// 声明定义并初始化一个「有符号」基本整型变量 aInt ，初始化为 1
int aInt = 1;// 声明定义并初始化一个「无符号」基本整型变量 uaInt ，初始化为 1
unsigned int uaInt = 1;

无符号数据类型与有符号数据类型的区别：

占用相同的内存空间，但表示数值范围不同
有符号和无符号仅可用于修饰整型或字符型数据对象

EXAMPLE：若 unsigned char 和 signed char 都占用 1 Byte 的内存空间。signed char 的数值范围为 -128~127，而 unsigned char 的数据范围为 0~255。这是因为有符号数据类型数据的最高位被用作为符号位，而无符号的数据类型数据最高位被用作为数据位。

派生数据类型

数组

定义：具有相同数据类型，并且按照一定顺序排列的一组变量的集合。

特征：

有序性：数组元素之间具有固定的先后顺序
可索引：通过数组名和下标可以唯一地确定数组中的元素

创建一维数组的语法格式：

// 其中 [] 为下标运算符
数据类型 数组名[常量表达式]

EXAMPLE:

// 例：创建 1 维数组：
int aArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

NOTE：

[常量表达式] 不可为变量，C/C++ 不允许对数组的长度做动态定义
的作用：
数组名除了作为数组辨识名称（display_name）之外，也表示了该数组存储空间的首地址，即数组名本身就是数组的内存入口地址
一次只能使用数组中的单个元素，而不能一次使用整个数组

// 正确用法：一次只能使用数组中的单个元素。
// 将 aArray 的数据复制到 bArray 中。
int aArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int bArray[5] = {0};
for(int i = 0; i < 5; i++)
{bArray[i] = aArray[i];
}// 错误用法：
int aArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int bArray[5] = {0};
bArray = aArray;    //不可给整个数组赋值

NOTE：需要注意的是，使用数组时，需要主动的对数组变量进行边界检查。C/C++ 在编译时并没有缺省的边界检查动作，所以在程序运行过程，当数组下标索引值越界时，并不会立即触发错误，存在潜在的逻辑异常风险。

// 如下例所示，aArray[i*j] 在程序进行过程中，下标会超出其数组大小。
// 但是在编译和运行过程中，并不会报错，因此必须由编程人员对此边界进行处理！
int main(void)
{int i, j;int aArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};for (i = 0; i < 5; i++){for (j = 0; j < 5; j++){aArray[i * 5 + j] = i * 5 + j;printf("aArray[%d]=%d\r\n", i * 5 + j, aArray[i * 5 + j]);}}return 0;
}// 上错误示例可改为：
// 当然像示例中的简单数组越界在编程过程中是十分容易避免的，但对于复杂度高的问题，必须是要增加边界检查的。
int main(void)
{int i, j, idx;int aArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};for (i = 0; i < 5; i++){for (j = 0; j < 5; j++){idx = i * 5 + j;if (idx > sizeof(aArray) / sizeof(int)){printf("Err: idx over range!\r\nMax idx = %d,idx=%d\r\n", sizeof(aArray) / sizeof(int), idx);return 0;}aArray[idx ] = idx ;printf("aArray[%d]=%d\r\n", idx , aArray[idx]);}}return 0;
}

结构体

定义：由一系列具有相同或不同数据类型的变量构成的集合。

自定义结构体数据类型语法格式：

// struct 关键字用于定义结构体数据类型
struct 结构体名称
{数据类型 成员名1;数据类型 成员名2;...数据类型 成员名N;
};

EXAMPLE：

// 定义一个 student 结构体类型
// 此时只是声明定义了一个结构体类型，并非实际创建了一个结构体类型变量
struct student
{int num；char name[20];float score;
}

创建结构体类型变量的 3 种方式：

直接创建：在声明定义结构体类型的同时创建结构体变量

// 例：在定义了 student 结构体类型的同时，
// 也创建了 zhao, wang, li 三个 student 型的结构体变量。
struct student
{int num；char name[20];float score;
}zhao, wang, li;

间接创建：先声明定义结构体类型，再另外创建结构体变量

// 声明定义
struct student
{int num；char name[20];float score;
};// C++ 中，struct 关键字可省略，而 C 中，struct 关键字不可省略
struct student zhao, wang, li;

无名创建：当使用直接创建方式时，可以省略结构体类型名，所以称为无名创建

// 注意，由于省略了结构体类型名，因而以后不能再用该结构类型创建其他不同的变量
struct
{int num；char name[20];float score;
}zhao, wang, li;

访问结构体成员：

// 句点符号 "." 作为成员运算符，用于访问一个结构体变量中的某个成员
// 结构体变量名.成员名
zhang.name

联合体

定义：联合体，又称为共用体，可使用几个不同类型的变量共同使用同一段内存空间。

自定义联合体类型的格式：

union 联合体类型名
{数据类型 成员名1;数据类型 成员名2;...数据类型 成员名n;
};

EXAMPLE：

// 创建联合体类型 SizeUnion
union SizeUnion
{char a8;int  b32;long int c64;
};

创建 SizeUnion 联合体变量 TransDatas：

SizeUnion TransDatas;

访问联合体的变量成员的语法格式：

联合体成员.成员名    // 联合体变量
联合体成员->成员名   // 指向联合体类型的指针变量

EXAMPLE：声明定义联合体类型 SizeUnion ，创建联合体类型 SizeUnion 的变量 TransDatas，然后对 TransDatas 联合体的成员进行赋值

union SizeUnion
{char a8;short int b16;int c32;
};SizeUnion TransDatas;int main(void)
{TransDatas.c32 = 0x90987654;printf("Part1: Set TransDatas.c32 = 0x90987654\r\n");printf("TransDatas.c32 = 0x%x\r\n", TransDatas.c32);printf("TransDatas.b16 = 0x%x\r\n", TransDatas.b16);printf("TransDatas.a8 = 0x%x\r\n\r\n", TransDatas.a8);TransDatas.b16 = 0x1111;printf("Part2: Set TransDatas.b16 = 0x1111\r\n");printf("TransDatas.c32 = 0x%x\r\n", TransDatas.c32);printf("TransDatas.b16 = 0x%x\r\n", TransDatas.b16);printf("TransDatas.a8 = 0x%x\r\n\r\n", TransDatas.a8);TransDatas.a8 = 0x22;printf("Part3: Set TransDatas.a8 = 0x22\r\n");printf("TransDatas.c32 = 0x%x\r\n", TransDatas.c32);printf("TransDatas.b16 = 0x%x\r\n", TransDatas.b16);printf("TransDatas.a8 = 0x%x\r\n\r\n", TransDatas.a8);return 0;
}

输出结果：

NOTE：

联合体变量包含的成员都占用同一块内存空间。各成员使用同一个起始地址。但在某个瞬间，只能有一个成员生效，即内存空间同一时间只会存放一个成员的数据值。
联合体变量中的一个成员被赋值后，原有变量成员的数据就会被冲掉。若连续为各个成员进行赋值，那么只有最后一个被赋值的成员的数据值有效。
联合体变量不能作为函数参数，函数也不能返回联合体类型，但指向联合体变量的指针变量可以作为函数参数，函数也可以返回联合体类型指针变量。

枚举类型

定义：一个整型常量的集合，列举出可被访问的值的范围，所谓 “枚举” 就是把可能出现的值一一列举出来。

自定义枚举类型语法格式：

// enum 关键字用于定义枚举类型
enum 枚举类型名
{枚举元素1[=整型常量1],枚举元素2[=整型常量2],...枚举元素n[=整型常量n]
};

创建枚举类型变量的语法格式：

enum 枚举类型名 枚举变量名;

EXAMPLE：

// 创建枚举类型 Statusenum
enum Statusenum
{A_Status = 1,B_Status = 2,C_Status,D_Status,E_Status,
};int main(void)
{Statusenum Status;   // 创建枚举类型变量 StatusStatus = A_Status;printf("Status = %d, A_Status = %d\r\n", Status, A_Status);Status = B_Status;printf("Status = %d, B_Status = %d\r\n", Status, B_Status);Status = C_Status;printf("Status = %d, C_Status = %d\r\n", Status, C_Status);Status = D_Status;printf("Status = %d, D_Status = %d\r\n", Status, D_Status);Status = E_Status;printf("Status = %d, E_Status = %d\r\n", Status, E_Status);return 0;
}

输出结果：

NOTE：

枚举类型定义中的每个枚举元素代表一个整型数值。若自定义枚举类型的同时无赋值行为，则由编译系统会按照定义的顺序为其分配 0, 1, 2, … 的数据值；反之，则以赋予的数值为准
枚举元素必须为常量，在枚举定义之外，均不能对枚举元素进行赋值操作
各枚举元素不能重名，枚举元素名也不能为程序中其他关键字或变量名

指针类型

定义：

指针：一个变量的地址
指针变量：一个存放其他变量地址的变量

创建一个指针变量的语法格式：

// 指针变量的定义
数据类型 *指针变量名;

EXAMPLE：

char *p;
// 星号 "*" 表示，其后面的名字是一个指针变量名。即：p 为指针变量名。
// char 表示，该指针变量 p 的数据类型为字符型。

引入了指针之后，C/C++ 中就有了两种访问变量数据值的方式：

通过变量名来直接访问
通过内存地址块的指针来间接访问

指针运算相关的运算符有以下两种：

取地址运算符 “&”：获取变量所占用的存储空间的地址，为单目运算符（只有一个操作数）。
取值运算符 “*”：也称指针运算符，获取指针变量所指向的存储空间内的数据值。取值运算符的操作数只能是一个指针变量。

EXAMPLE 1：：

// 创建整型指针变量 p
int *p;// 创建整型变量 a，并初始化数据只为 2
int a = 2;        // 假定变量 a 的存储地址为 0x8000//获取整型变量 a 的存储地址，并将该地址赋值给指针变量 p。
p = &a;    // 结果为：指针变量 p 存储了变量 a 的地址，即 0x8000。
// 之后就可以根据需要，通过 *p 的形式来间接访问变量 a 的数据值 2 了

EXAMPLE 2：

int main(void)
{// 创建 int 类型的变量 a ， 并对其进行初始化赋值为 2； int a = 2;    // 创建 int 类型的指针变量 p ，并将其初始化，指向变量 a 的内存地址int *p = &a;    // 输出变量 a 的地址printf("a's Address = 0x%x.\r\n", &a);    // 输出变量 a 的值printf("a = 0x%x.\r\n", a);                // 输出指针变量 p 的地址printf("p's Address = 0x%x\r\n", &p);    // 输出指针变量 p 的值printf("p = 0x%x\r\n", p);            // 输出指针变量 p 所指向的内存单元的值printf("*p = 0x%x\r\n", *p);    // 输出指针变量 p 指向的内存单元数据的存放地址，即变量 a 的地址printf("&(*p) = 0x%x\r\n", &(*p));    // 输出变量 a 的内存地址指向的数据值，即变量 a 的值printf("*(&a) = 0x%x\r\n", *(&a));return 0;
}// p，表示指针变量，指向存储空间的地址
// *p，指针变量 p 所指向的存储空间的数据值
// &p，指针变量 p 所占用的存储空间的地址

输出结果：

NOTE：通过上述例子，可见取值运算和取地址运算互为逆运算。

空类型

定义：表示一种未知的类型，不能表示一个真实的变量。

作用：

限定函数返回的数据类型
限定函数参数的数据类型

EXAMPLE：

void n;    // 错误，不能表示真实的变量。
void nFunction(void);    // 正确。
void xFunction(char n);    // 正确。

空类型指针（void *）：表示未知类型的指针，可以指向任意类型变量。

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