1. 整型數據類型

C語言里面的整數數據類型

一個整數而已，為什么會需要定義這么多不同的類型出來呢？

計算機通過晶體管的開關狀態來記錄數據。它們通常8個編為一組，我們稱之為 字節 。而晶體管有開關兩種狀態，一個字節有8個晶體管，因此一個字節可以擁有2的八次方個不同的狀態。讓每一種狀態對應一個數值，這樣一個字節可以表示256個不同數值。

要表示更大的數據范圍就需要更多晶體管。要知道在發明C語言的年代，計算機存儲資源是非常珍貴而稀缺的。如果只想表達0到100以內的數值，那么一個字節就足夠了，何必用兩個字節來存儲？

而如今，即使存儲資源已經較為豐富了，但是大部分的強類型語言，都延續了這個傳統。它們均提供了豐富的類型以供選用。而程序員在編寫代碼時，通常能預想到需要使用到的數據范圍的大小。這樣在處理一個數據時，可以從語言所提供的類型中選用最合適的類型來承載數據。

在C語言標準并未規定這些數據類型的大小范圍，具體的實現交由了編譯器和平臺決定。

2. 用sizeof關鍵詞來測量大小

和int一樣，sizeof是C語言中的一個關鍵詞。它是英文size of連起來的合成詞。翻譯成中文就是什么東西的大小的意思。它能夠測量C語言各種實體所占用的字節大小。

如果我們想看int所占用的字節大小，可以這樣寫sizeof(int)。執行后這段代碼后，它的測量結果是一個整型。我們可以借助printf函數將測量結果顯示在控制臺上。我們現在可以假設sizeof返回的結果是int類型的，在printf函數中使用占位符%d。而更準確的用法，應該用%zu。

測量int類型所占用的字節大小，并將結果打印在控制臺上的代碼如下：

printf("%dn", sizeof(int));

sizeof后面既可以跟 類型，也可以跟 變量、常量。

1. 跟 類型 ，測類型所占用字節的大小。
2. 跟 變量 ，測變量的類型所占用字節大小。
3. 跟 常量 ，測常量的類型所占用字節大小。

三種情況的示例代碼。

int a; 
printf("sizeof int = %dn", sizeof(int)); // 1.測類型所占用字節的大小 
printf("sizeof a = %dn", sizeof(a)); // 1.測變量的類型所占用字節大小 
printf("sizeof 123 = %dn", sizeof(123)); // 1.測常量的類型所占用字節大小

測試C語言提供的各種整型類型的大小

printf("sizeof char=%dn", sizeof(char));
printf("sizeof short=%dn", sizeof(short)); 
printf("sizeof int=%dn", sizeof(int));
printf("sizeof long=%dn", sizeof(long));
printf("sizeof long long=%dn", sizeof(longlong));

結果:char，short，int，long，long long分別占用了1，2，4，4，8個字節。至此，我們已經得知了它們所占字節大小，并且驗證了可以表示越大范圍的數據類型所占用的字節越多。值得注意的是int和long均占用4個字節。這并未違反C語言標準，C語言標準規定高級別的類型取值范圍不得小于低級別的類型，但是它們可以是一致的。

3. 三位二進制表示的數值范圍

char，short，int，long，long long分別占用了1，2，4，4，8個字節。而每個字節由8個晶體管組成，每個晶體管狀態我們稱之為位。那么char，short，int，long，long long分別占用了8，16，32，32，64位。

太多的位不利于理解原理，暫時把問題簡化一下，試試看位數減少到3。然后，分析3位的組 合，它能表示多大范圍的數值.

三位二進制組成的數據類型，可以表達2的3次方也就是8個數值。如果從0開始，那么可以表達從0到7的 數據范圍。 得出結論 ：如果不考慮負數，那么整型數據類型可以表達的數據范圍是 假設，位數為n，則數據范圍從【0】開始，到【2的n次方-1】的數值范圍。

那負數怎么辦？我們需要 拿出一個位來作為符號位 。用來表示這個數據是正數還是負數。在IEEE標準中，這個符號位存在于二進制的最高位。用三位二進制來示范這種情況。

加上符號之后，現在取值范圍變為負4到3了。紅色字體的為最高位，最高位為1的表示負數。你可能會覺得有點奇怪，為什么3的二進制是011，而負3卻是101呢？如果簡單的加一個符號位，為什么不用111呢？那我們看看如圖中所示的3與負3相加的運算結果。

會驚奇地發現，用101來表示負3與用011表示的正3相加。結果為1000，但是由于僅有3位二進制來保 存數據，最高位1被丟棄了。結果為000，居然得到了正確的結果0。

4.數值的補碼表示法

時鐘是一個圓被分成了12個點，讓我們假設這個時鐘一步只能走一個整點。那么這個時鐘只有12種不同的模式，我們把12稱之為時鐘的模。

現在指針指向了5點，我們要讓指針回到0點。一個辦法是直接回退5個小時（5-5）。另一個辦法是繼續往前走7個小時（5+7）。

在第二種辦法中，5+7=12，而12剛好為時鐘的模，時鐘指向12的同時，也正好指向了0。要讓指針回到0點，只需要讓它加上模與當前的時間的差即可。

因此，指針回退5小時與指針前進7小時是等價的。我們可以用指針前進來代替指針后退。

將這種思想帶入到上面討論的三位二進制當中。三位二進制能表示8中不同的模式，因此它的 模 為8。要讓3回到0，我們可以讓3減去3，也可以讓3加上 模與3的差，即8-3=5。因此，我們可以把-3在三位二進制中用5的二進制101表示。

這種將用加法來等效減法的二進制表示法被稱之為補碼表示法。

正數的補碼就是其二進制本身。而正數對應的負數的補碼為：(模 - 正數)的二進制。

補碼表示法既通過最高位，區別了正數和負數。并且，巧妙地應用了溢出，所得到的計算結果也是正確的。類似于鐘表僅需要向前走就可以實現減法，計算機的電路設計中，也只需要設計加法電路。極大地簡化了計算機內部電路的復雜程度。

求一個正數對應的負數的補碼的第二種辦法：

1. 先寫出這個正數的二進制。
2. 從二進制的右邊開始，遇到第一個1之前，全都填0。
3. 遇到第一個1之后，把1填下來。
4. 1之后的全部取反。

從右往左：未遇到1填0，遇到1填1，然后全部取反

十進制	0	-1	-2	-3	-4
整數二進制	000	001	010	011	100
補碼	000	111	110	101	100

5.各種整型類型的數值范圍是多少

次方數比位數少一，是因為最高位被用去做符號位了。

6. 無符號整型

如果你確定你不會用到負數，那么請使用unsigned關鍵詞。表明這個數據類型，是不帶有符號位的。既然不帶有符號位了，那么原本留給符號位的那一個二進制位，可以用來表示數值。