C语言基础—进制 基本数据类型的存储 位运算

1 摘要

本文简单介绍了进制，C语言中的基本数据类型，位运算。

2 进制

1. 二进制
   特点：只有0和1，逢2进1
   书写格式：0b或者0b开头
   使用场合：二进制指令\二进制文件，变量在内存中就是二进制存储
   n为二进制位所能表示的数据范围（不考虑负数）：0~2的n次方-1
2. 八进制
   特点：0~7，逢八进一
   书写格式：0开头
3. 十六进制
   特点：0~F，逢十六进一
   书写格式：0x或者0X开头

3 基本数据类型的存储

3.1 存储原则

1. 所占用字节数跟类型有关，也跟编译器环境有关
2. 内存由大到小寻址
3. 只存储二进制形式
4. 每个变量都有地址：第一个字节的地址就是变量的地址
5. 查看内存地址的两种方式：%x和%p
6. 查看整数的二进制形式
   // 输出整数的二进制形式
   void putBinary(int n)
   {
   int bits = sizeof(n) * 8;
   while (bits–>0) {
   printf(“%d”, n>>bits&1);
   if (bits%4==0) printf(” “);
   }
   printf(“\n”);
   }

3.2 占用内存空间

1. short和long可以提供不同长度的整型数，也就是可以改变整型数的取值范围。在64bit编译器环境下，int占用4个字节（32bit），取值范围是-231~231-1；short占用2个字节（16bit），取值范围是-215~215-1；long占用8个字节（64bit），取值范围是-263~263-1。因此，如果使用的整数不是很大的话，可以使用short代替int，这样的话，更节省内存开销。
2. 不同编译器环境下，int、short、long的取值范围和占用的长度又是不一样的。比如在16bit编译器环境下，long只占用4个字节。不过幸运的是，ANSI \ ISO制定了以下规则：
   • short跟int至少为16位(2字节)
   • long至少为32位(4字节)
   • short的长度不能大于int，int的长度不能大于long
   • char一定为为8位(1字节)，毕竟char是我们编程能用的最小数据类型
3. 可以连续使用2个long，也就是long long。一般来说，long long的范围是不小于long的，比如在32bit编译器环境下，long long占用8个字节，long占用4个字节。不过在64bit编译器环境下，long long跟long是一样的，都占用8个字节。
4. 另外：short int等价于short，long int等价于long，long long int等价于long long

3.3 signed和unsigned

1. 首先要明确的：signed int等价于signed，unsigned int等价于unsigned
2. signed和unsigned的区别就是它们的最高位是否要当做符号位，并不会像short和long那样改变数据的长度，即所占的字节数。
3. signed：表示有符号，也就是说最高位要当做符号位，所以包括正数、负数和0。其实int的最高位本来就是符号位，已经包括了正负数和0了，因此signed和int是一样的，signed等价于signed int，也等价于int。signed的取值范围是-231 ~ 231 - 1
4. unsigned：表示无符号，也就是说最高位并不当做符号位，所 以不包括负数。在64bit编译器环境下面，int占用4个字节（32bit），因此unsigned的取值范围是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ~ 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，也就是0 ~ 232 - 1

3.4 char类型

1. 存储细节
   ASCII单字节表（双字节GBK\GB2312\GB18030\Unicode）
2. 常见错误
   char c = A;
   char c = “A”;
   char c = ‘ABCD’;
   char c = ‘男’;
3. 当做整型使用
   在-128~127范围内，可以当做整数来用
4. %c和%d\%i的使用
   printf(“%d”, ‘A’);
   printf(“%c”, 68);
5. 转义字符
   转义字符 意义 ASCII码值
   \n 将当前位置移到下一行开头（回车换行） 10
   \t 跳到下一个TAB位置 9
   \ 代表一个反斜线字符 92
   \’ 代表一个单引号字符 39
   \” 代表一个双引号字符 34
   \0 空字符 0

4 位运算

1. & 按位与
   只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0。
   二进制中，与1相&就保持原位，与0相&就为0

2. | 按位或
   只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1，否则为0。

3. ^ 按位异或
   当对应的二进位相异（不相同）时，结果为1，否则为0。
   规律：
   相同整数相^的结果是0。比如5^5=0
   多个整数相^的结果跟顺序无关。比如5^6^7=5^7^6
   因此得出结论：a^b^a = b

4. ~ 取反
   对整数a的各二进位进行取反，符号位也取反（0变1，1变0）

5. << 左移
   把整数a的各二进位全部左移n位，高位丢弃，低位补0。左移n位其实就是乘以2的n次方
   由于左移是丢弃最高位，0补最低位，所以符号位也会被丢弃，左移出来的结果值可能会改变正负性

6. s >> 右移
   把整数a的各二进位全部右移n位，保持符号位不变。右移n位其实就是除以2的n次方
   为正数时， 符号位为0，最高位补0
   为负数时，符号位为1，最高位是补0或是补1 取决于编译系统的规定

   在不用引入其他变量的情况下，使用位异或^运算符实现两个变量值的互换