C 语言 - 数据类型
C 语言是一门静态类型语言，也就是说，数据类型是在编译其间确定的，或者说在运行之前确定的，因此编写 C 代码时需要声明变量的数据类型。确定数据类型之后，就确定了其在存储中占用多少空间以及如何解释其中的字节。
那么，本节就给大家介绍 C 语言中都有哪些数据类型，以及使用它们的注意事项。
概览
C 语言中的数据类型可以分为如下几类：
- 基本类型：基本类型是用作算术运算的数据类型，可进一步分为整数类型和浮点类型。
- 枚举类型：枚举类型也属于算术类型，只不过它们用于定义只能分配某些离散整数值的变量。
- void 类型：类型说明符 void 表示没有可用值，即空类型。
- 派生类型：包括指针类型、数组类型、结构体类型、联合体类型和函数类型。
枚举类型和派生类型我们将在接下来的章节中逐一介绍，包括数组类型、结构体类型、指针等等，这里我们主要介绍基本数据类型。
整数类型
C 语言的整数类型包括 char、short、int、long 和 long long 五种，默认是有符号的整数，如果想要声明为无符号整数，需要在前面加上 unsigned 关键字。下表列出了各整数类型及其存储大小和数值范围。
| 类型 | 存储大小 | 数值范围 |
|---|---|---|
| char | 1 字节 | -128 - 127 |
| unsigned char | 1 字节 | 0 - 255 |
| int | 4 字节 | -2,147,483,648 - 2,147,483,647 |
| unsigned int | 4 字节 | 0 - 4,294,967,295 |
| short | 2 字节 | -32,768 - 32,767 |
| unsigned short | 2 字节 | 0 - 65,535 |
| long | 4 或 8 字节 | |
| unsigned long | 4 或 8 字节 | |
| long long | 8 字节 | -9223372036854775808 - 9223372036854775807 |
| unsigned long long | 8 字节 | 0 - 18446744073709551615 |
在声明数据类型，如果不添加 unsigned，则默认为 signed 类型。也就是说 int 和 signed int 是等效的。
值得一提的是，int 和 long 类型的存储大小在不同平台上可能会不一样，例如在某些单片机系统中，int 是 2 字节的。在 32 位系统中，long 是 4 字节的，而在 64 位系统中，long 是 8 字节的。然而，在不同的操作系统之间还会存在差异，例如同样是 64 位处理器，Windows 系统的 long 是 4 字节的，而 Linux 系统的 long 是 8 字节的。程序员在编写 C 程序时需要注意这一点。
为了解决整数类型存储大小不兼容的问题，标准 C 库特别定义了一系列类型，包括 int8_t、int16_t、int32_t、int64_t、uint8_t、uint16_t、uint32_t、uint64_t，可用它们可以增强程序的兼容性。
下面是定义整数类型变量的一些示例：
int a = 0;
uint16_t b = 0;
char c = 0;
浮点类型
C 语言的浮点类型包括 float、double 以及 long double 三种，浮点数都是有符号。其中，float 称为单精度浮点型，double 称为双精度浮点型。下表列出了各浮点类型及其存储大小和数值范围。
| 类型 | 存储大小 | 数值范围 | 精度 |
|---|---|---|---|
| float | 4 字节 | 1.2E-38 - 3.4E+38 | 小数点后 6 位 |
| double | 8 字节 | 2.3E-308 - 1.7E+308 | 小数点后 15 位 |
| long double | 10 字节 | 3.4E-4932 - 1.1E+4932 | 小数点后 19 位 |
下面是定义浮点类型变量的一些示例：
float a = 1.0;
float b = 1.0f;
float c = 112.64E3;
double d = 0.7623e-2;
double e = 1.23002398;
浮点数可以使用科学计数法表示，在赋值时可以在数值常量末尾添加 f 进行限定。
空类型
在 C 语言中，void 类型有以下三种用法。
1. 作为函数返回值
如果一个函数返回 void，则表示该函数不返回任何值。例如：
void exit(int status);
2. 作为函数参数
如果一个函数的参数列表是 void，则表示该函数不接受任何参数，或者说它不需要参数。例如：
int rand(void);
3. 指向 void 的指针
void * 类型的指针表示对象的地址，但不表示其类型，或者说它是可以指向任意类型的指针。例如：
void *malloc( size_t size );
内存分配函数返回一个指向 void 的指针，该指针可以转换为任何数据类型。
示例代码
我们可以通过编写一段 C 代码来验证本节所学的数据类型，看看在你的计算机中，它们的存储大小和数值范围是多少？
计算存储大小
下面示例使用 sizeof 运算符计算各数据类型的存储大小，sizeof(type) 可以计算一个变量或者数据类型需要占用多少字节。代码可在 GitHub 下载。
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("sizeof(char) = %lu\n", sizeof(char));
printf("sizeof(short int) = %lu\n", sizeof(short int));
printf("sizeof(int) = %lu\n", sizeof(int));
printf("sizeof(long int) = %lu\n", sizeof(long int));
printf("sizeof(long long int) = %lu\n", sizeof(long long int));
printf("sizeof(float) = %lu\n", sizeof(float));
printf("sizeof(double) = %lu\n", sizeof(double));
printf("sizeof(void) = %lu\n", sizeof(void));
printf("sizeof(void *) = %lu\n", sizeof(void *));
return 0;
}
将代码保存为 typesize.c，执行下面命令编译程序：
gcc typesize.c -o typesize
执行命令 ./typesize 运行程序，在 64 位计算机中的结果如下：
sizeof(char) = 1
sizeof(short int) = 2
sizeof(int) = 4
sizeof(long int) = 8
sizeof(long long int) = 8
sizeof(float) = 4
sizeof(double) = 8
sizeof(void) = 1
sizeof(void *) = 8
计算数值范围
下面示例使用预定义的宏打印各数据类型的数值范围，头文件 limits.h 和 float.h 定义了一些宏，用于定义数据类型的范围值。代码可在 GitHub 下载。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
#include <float.h>
int main(void)
{
printf("CHAR_BIT : %d\n", CHAR_BIT);
printf("CHAR_MIN : %d\n", CHAR_MIN);
printf("CHAR_MAX : %d\n", CHAR_MAX);
printf("SHRT_MIN : %d\n", SHRT_MIN);
printf("SHRT_MAX : %d\n", SHRT_MAX);
printf("INT_MIN : %d\n", INT_MIN);
printf("INT_MAX : %d\n", INT_MAX);
printf("LONG_MIN : %ld\n", (long) LONG_MIN);
printf("LONG_MAX : %ld\n", (long) LONG_MAX);
printf("SCHAR_MIN : %d\n", SCHAR_MIN);
printf("SCHAR_MAX : %d\n", SCHAR_MAX);
printf("UCHAR_MAX : %d\n", UCHAR_MAX);
printf("USHRT_MAX : %d\n", (unsigned short) USHRT_MAX);
printf("UINT_MAX : %u\n", (unsigned int) UINT_MAX);
printf("ULONG_MAX : %lu\n", (unsigned long) ULONG_MAX);
printf("-------------------------------------\n");
printf("FLT_MAX : %g\n", (float) FLT_MAX);
printf("FLT_MIN : %g\n", (float) FLT_MIN);
printf("-FLT_MAX : %g\n", (float) -FLT_MAX);
printf("-FLT_MIN : %g\n", (float) -FLT_MIN);
printf("DBL_MAX : %g\n", (double) DBL_MAX);
printf("DBL_MIN : %g\n", (double) DBL_MIN);
printf("-DBL_MAX : %g\n", (double) -DBL_MAX);
printf("Precision value: %d\n", FLT_DIG );
return 0;
}
将代码保存为 typelimits.c，执行下面命令编译程序：
gcc typelimits.c -o typelimits
执行命令 ./typelimits 运行程序，在 64 位计算机中的结果如下：
CHAR_BIT : 8
CHAR_MIN : -128
CHAR_MAX : 127
SHRT_MIN : -32768
SHRT_MAX : 32767
INT_MIN : -2147483648
INT_MAX : 2147483647
LONG_MIN : -9223372036854775808
LONG_MAX : 9223372036854775807
SCHAR_MIN : -128
SCHAR_MAX : 127
UCHAR_MAX : 255
USHRT_MAX : 65535
UINT_MAX : 4294967295
ULONG_MAX : 18446744073709551615
-------------------------------------
FLT_MAX : 3.40282e+38
FLT_MIN : 1.17549e-38
-FLT_MAX : -3.40282e+38
-FLT_MIN : -1.17549e-38
DBL_MAX : 1.79769e+308
DBL_MIN : 2.22507e-308
-DBL_MAX : -1.79769e+308
Precision value: 6