C语言---数据类型

在 C 语言中，数据类型指用于声明不同类型的变量或函数。变量的类型决定了变量存储占用的空间，以及如何解释存储的位模式。

数据类型分类

C 语言的数据类型主要可以分为以下几大类：

1. 基本类型 (Basic Types)

a. 整数类型 (Integer Types)

用于存储整数，可带有符号。
注意：确切的大小和范围依赖于编译器和平台。<limits.h> 头文件定义了这些类型的最大值和最小值（如 INT_MAX, CHAR_BIT 等）。

char (字符型)

用途：存储单个字符（实际上是存储该字符的 ASCII 码）。
大小：通常为 1 字节。
signed char（或直接写char，signed通常可忽略）：有符号，范围至少 -128 到 127。
unsigned char：无符号，范围至少 0 到 255。
注意：普通的 char 是否带符号取决于编译器的实现，它可能等同于 signed char 或 unsigned char。如果用于存储小整数，应明确指定 signed 或 unsigned。
在MCU开发中通常使用UI_8、I_8表示C语言中8位的无符号、有符号数据类型。增强工程的可移植性。避免工程师在不同系统下对存储空间大小认知存在偏差导致bug。

int (整型)

用途：最常用的整数类型，用于存储通用整数。
大小：通常为系统字长4字节或者2字节（例如，在 32/64 位系统上通常是 4 字节，部分MCU系统中为2字节）。
范围：至少 -32,768 到 32,767 或 -2,147,483,648 到 2,147,483,647。
signed int (或直接写 int，signed通常可忽略)：有符号。
unsigned int：无符号，范围至少 0 到 65,535 或 0 到 4,294,967,295。
在MCU开发中通常使用UI_32、I_32表示C语言中32位的无符号、有符号数据类型。增强工程的可移植性。避免工程师在不同系统下对存储空间大小认知存在偏差导致bug。

short (短整型)

用途：用于节省空间的较小整数，范围比 int 小。

大小：至少 2 字节。

signed short ： -32,768 到 32,767
unsigned short： 0 到 65,535
在MCU开发中通常使用UI_16、I_16表示C语言中16位的无符号、有符号数据类型。增强工程的可移植性。避免工程师在不同系统下对存储空间大小认知存在偏差导致bug。

long (长整型)

用途：存储大范围的整数。

大小：至少 4 字节，部分系统可能是8字节。

signed long：-2,147,483,648 到 2,147,483,647（4字节时）
unsigned long： 0 到 4,294,967,295（4字节时）

long long (C99标准引入)

long long (C99标准引入)

用途：存储非常大范围的整数。

大小：至少 8 字节

signed long long：0 到 18,446,744,073,709,551,615
unsigned long long：-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
在MCU开发中通常使用UI_64、I_64表示C语言中64位的无符号、有符号数据类型。增强工程的可移植性。避免工程师在不同系统下对存储空间大小认知存在偏差导致bug。

图片汇总

图片来自菜鸟教程：
菜鸟教程

b. 浮点类型 (Floating-Point Types)

用于存储实数（带小数点的数）。
注意：<float.h> 头文件定义了这些类型的精度和范围（如 FLT_DIG, DBL_MAX 等）。

float (单精度浮点型)

大小：通常为 4 字节。

精度：约 6-7 位有效数字。

后缀：字面量后缀 f 或 F，例如 3.14f。

double (双精度浮点型)

大小：通常为 8 字节。

精度：约 15-16 位有效数字。

说明：C 语言中默认的浮点数字面量（如 3.14）都是 double 类型。

long double (长双精度浮点型)

大小：通常为 8、12 或 16 字节，取决于实现。

精度：提供比 double 更高的精度和范围。

图片汇总

图片来自菜鸟教程：
菜鸟教程

2. 枚举类型 (Enumeration Type) - enum

用于定义一组命名的整数常量，使代码更易读。
枚举变量在C语言中相当于是一个范围限制的整数型，将同一层级同一概念的值封装在一个枚举类型中，提高代码可读性，使用时相当于宏定义。

// 定义了一个枚举类型 enum Color
enum Color {RED,    // 默认值为 0GREEN,  // 默认值为 1BLUE    // 默认值为 2
};// 声明一个枚举变量
enum Color myColor = GREEN;
printf("%d\n", myColor); // 输出 1// 可以显式指定值
enum Status {ERROR = -1,SUCCESS = 0,PENDING = 1
};

3. void 类型

void 类型表示“无”或“空”。

1、作为函数返回类型

表示函数不返回任何值。

void sayHello() {printf("Hello\n");// 无需 return 语句，或使用 return;
}

2、作为函数参数

表示函数不接受任何参数。

int getRandomNumber(void) { // 明确表示无参数return rand();
}

3、作为指针类型（万能指针）

void* 是一种通用指针类型，可以指向任何数据类型的数据。在使用前必须进行强制类型转换。

int num = 10;
void *ptr = # // 合法// printf("%d\n", *ptr); // 错误：void* 不能直接解引用
printf("%d\n", *((int*)ptr)); // 正确：先转换为 int*

4. 派生类型 (Derived Types)

这些类型是从基本类型或其它派生类型构造而来的。

a. 指针类型 (Pointer Types)

存储变量的内存地址。声明时在类型名后加 *。

int num = 10;
int *ptr = # // ptr 是一个指向 int 的指针，存储了 num 的地址printf("%d\n", *ptr); // 解引用指针，获取它指向的值（输出 10）

b. 数组类型 (Array Types)

存储相同类型的元素的集合。声明时在变量名后加 [size]。

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 包含 5 个整数的数组
char str[] = "Hello"; // 编译器自动计算大小的字符数组（字符串）

c. 结构体类型 (Structure Type) - struct

将多个不同类型的变量组合成一个单一的复合类型。

// 定义了一个结构体类型 struct Person
struct Person {char name[50];int age;float height;
};// 声明一个结构体变量并初始化
struct Person p1 = {"Alice", 30, 165.5};// 访问成员
printf("Name: %s, Age: %d\n", p1.name, p1.age);

d. 共用体类型 (Union Type) - union

允许在同一内存位置存储不同的数据类型。所有成员共享同一块内存，大小由最大的成员决定。

union Data {int i;float f;char str[20];
};union Data data;
data.i = 10; // 现在 data 存储的是一个整数
data.f = 220.5; // 写入一个浮点数，会覆盖之前的整数
// 此时读取 data.i 将是无意义的值

e. 函数类型 (Function Types)

函数也有类型，由其返回类型和参数类型决定。这在函数指针中非常有用。

// 一个函数类型：返回 int，接受两个 int 参数
int add(int a, int b) {return a + b;
}// 声明一个匹配该类型的函数指针
int (*funcPtr)(int, int) = add;// 通过函数指针调用函数
int result = funcPtr(3, 4); // result = 7

类型限定符 (Type Qualifiers)

为类型提供额外的属性。
1、const：定义常量，值在初始化后不能被修改。

const int max_size = 100;
// max_size = 200; // 编译错误！

2、volatile：告诉编译器该变量可能被程序之外的代理（如硬件、中断）修改，禁止编译器做某些优化。

volatile int hardware_register;

3、restrict (C99)：一个指针限定符，向编译器承诺，在该指针的生命周期内，它是访问其所指向数据的唯一方式，从而允许编译器进行优化。