前言

之前学习各种编程语言的时候，往往会直接跳过它的数据类型这一章节，因为对于应用层的编写，在这个到处都是多核心多线程，大内存的时代，“浪费”显得理所当然。

在我重新开始学习嵌入式后，我发现内存不再是以 MB，GB 为单位，而是以 B、KB 为单位，那么更加深入的了解数据类型和每个类型的占用内存大小，就很有必要了。

准备

  1. STC89C52 + SDCC
  2. Windows11 + MinGW GCC

C 的数据类型

C 语言只提供了几种基本数据类型，在那些复杂代码中看到的各种数据类型都是基于它们衍生的。

不同的资料对于 C 的数据类型的说法都不尽相同，这是最开始让人很困惑的一点，因为它存在一些范围和底层机器硬件是相关的，不同于 Java 的强数据类型，在 Java 中，整型的范围和运行 Java 代码的机器无关，Java 的每个整型类型，在不同的机器上都是一致的（byte：1 字节，short：2 字节，int：4 字节，long：8 字节），并且 Java 不存在无符号（unsigned）的整型类型，所有整型都是有符号类型。

但在 C 中，整型存在 signed 和 unsigned 的修饰符，导致它们在不同的修饰符下的范围是不同的，并且 short int 和 int 以及 long int 在 K&R 和 ANSI 标准中，只规定了相互的大小，而非具体的字节数，规则如下：

没有 unsigned 或者 signed 修饰的，默认都是有符号（signed）数，char 除外

int 占用字节大于或者等于 short int

long int 占用字节大于或者等于 int

short int 和 int 至少 16 位

long int 至少 32 位

至于 int，它是 16 位还是 32 位，取决于编译器，通常是对应机器最为自然（高性能）的位数

对于类型的分类，每本书都差不多。

K&R：

  1. char，字符型，占用一个字节，存放本地字符集的一个字符。
  2. int，整型，通常反映所用机器整数的最自然长度。
  3. float，单精度浮点型。
  4. double，双精度浮点型。

C 和指针：

  1. 整型
  2. 浮点型
  3. 指针
  4. 聚合类型（数组和结构）
  5. 整型包含 char，short int，int，long int，都有有符号（signed）和无符号（unsigned）两种版本。

整型

char

char 的本质也是整型，虽然目的是表示字符，但是字符在计算机中的本质就是整型数字，缺省的 char，要么是 signed char，要么是 unsigned char，这又又又却决于编译器。

ASCII 是一种编码系统，将拉丁字符映射到整型数字，从 0 到 127，共计 128 个字符。

从二进制的角度来看 127 是 0111 1111，也就是说只要 7 个 bit 就能表示出所有的 ASCII 字符。

如果指定 unsigned 修饰符，那么范围就是 0 - 255，如果是 signed 修饰符，范围就是 -128 - 127，而 ASCII 的范围是 0 - 127，所以当使用 char 来表示，无论是 unsigned 还是 signed 都没问题。

但是 char 也会用来表示普通的整型，这时候，unsigned 和 signed 在移植时就会产生问题，最佳的方案就是把变量的值限制在 unsigned 和 signed 的交集范围内。

字符常量

下面的语句，效果是一样的： 

char c1 = 'A';
char c2 = 65;

这里的 'A' 就是字符常量，神奇的是，字符常量的类型总是 int，也就是说，'A' 对应的 65 是存储在 32 位（或者 16 位）的存储单元中，但是赋值的变量是 char 类型，32 位或者 16 位的字符常量存到 8 位的 char 类型的变量后，高位会被截掉，仅仅保留下了低 8 位（1 字节）的内容。

但在字符常量存储到 char 类型变量的截断，最高位是用不到的，在 0 - 127 之间，最高位永远都是 0，并不会引起符号的问题。

符号扩展

但当存储超过 127 的数值时，比如下面的代码，尽管二进制层面是一致的，但是解释的值却不同： 

char c1 = 0xFF;
unsigned char c2 = c1;
signed char c3 = c1;

// 我的笔记本上的结果是：
// c1: -1
// c2: 255
// c3: -1
printf("c1: %d\nc2: %d\nc3: %d\n", c1, c2, c3);

这里涉及到一个符号扩展的问题，我的机器上 char 默认是有符号的，所以 c1 和 c3 保持一致，在二进制为 1111 1111 中，都将最高位作为符号位，解释成了 -1 这个值，但在 unsigned char 中，没有把它作为符号位，所以解释成了 255。

int