C語言關鍵字sizeof、unsigned及signed怎么使用

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最冤枉的關鍵字sizeof理解

sizeof：確定一種類型在開辟空間的時候的大小。

被誤解為函數

sizeof是關鍵字而不是函數，可以借助編譯器來確定它的身份。

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(int));
	printf("%d\n", sizeof a);
	printf("%d\n", sizeof int);//error
	return 0;
}

sizeof(a)可以去掉（）說明sizeof不是函數，是關鍵字（操作符），因為函數后面的括號是不能省略的。

sizeof在計算變量所占的空間大小時，可以省略括號，而計算類型大小時，不能省略括號。

注：sizeof操作符里面不能有其他運算，否則達不到預期的結果。

sizeof(int)*p 表示什么意思

#include<stdio.h>
int main()
{
	int* p = NULL;
	int arr[10] = { 0 };
	int* parr[3];
	printf("%d\n", sizeof(p));//p是指針變量，指針變量的大小是固定的4或者8
	printf("%d\n", sizeof(*p));//指針變量所指的變量所占的內存的大小
	printf("%d\n", sizeof(arr));//sizeof（arr)中arr指整個數組，即10個int類型元素。
	printf("%d\n", sizeof(arr[10]));//數組越界
	printf("%d\n", sizeof(&arr));//&arr取得是整個數組的地址
	printf("%d\n", sizeof(&arr[0]));//取的是首元素的地址，相當于指針
	printf("%d\n", sizeof(parr));//parr指整個數組。
	return 0;
}

指針變量p所指向的變量類型為char，指針數組parr中存儲的指針變量的類型為char時候：

signed與unsigned 關鍵字

有符號整數vs無符號整數

char
 unsigned char//無符號的字符類型
 //取值范圍是0~255
 //無符號表示二進制的最高位不表示正負，該整型只為正數。
 //但可以儲存負數，只是值會變成很大的正數
 signed char//有符號字符
 //取值范圍是-128~127
 //因為字符的本質是ASCII碼值，在內存中以ASCII碼值進行存儲，所以劃分到整型家族
short
 unsigned short [int]//無符號短整型
 signed short [int]//有符號短整型
int
 unsigned int//無符號整型
 signed int//有符號整型
long
 unsigned long [int]//無符號長整型
 signed long [int]//有符號整型
long long
 unsigned long long [int]//無符號更長的整型
 signed long long [int]  //有符號更長的整型

char到底是signed char （取值范圍-128~127）還是unsigned char（取值范圍0~255）

標準是為定義的，取決于編譯器的實現，小沐所使用的VS2019環境的char是signed char。

char a;// signed char a 或者 unsigned char a

int 標準定義是 signed int ，有符號整型，4個字節，32個比特位

int a = 10；//signed int a
//轉換成二進制是00000000000000000000000000001010

整形在內存的存儲

一個變量的創建是要在內存中開辟空間的，空間的大小是根據不同的類型而決定的。

那么，數據在所開辟內存中到底是如何存儲的呢？

計算機存儲數值時時存儲的該數值的二進制的補碼的，而補碼是通過原碼和反碼進行換算得到的。

任何數據在計算機中，都必須轉換成二進制，計算機只認識二進制。

原碼

直接將數值按照正負數的形式翻譯成二進制就可以得到原碼。

反碼

將原碼的符號位不變，其他位依次按位取反就可以得到反碼。

補碼

反碼+1就得到補碼。

int a = 10;
//00000000000000000000000000001010 a的原碼
//00000000000000000000000000001010 a的反碼
//00000000000000000000000000001010 a的補碼
//0x0000000a
int b = -10;
//10000000000000000000000000001010 b的原碼
//0x8000000a
//11111111111111111111111111110101 b的反碼
//0xfffffff5
//11111111111111111111111111110110 b的補碼
//0xfffffff6

符號位+數據位

有符號數且正數，原碼，反碼和補碼相同。

有符號數且負數，原碼，反碼和補碼不相同，需要通過計算轉換。計算機內存儲的整型必須是補碼，符號位要參與計算的。

無符號數：沒有符號位，原碼，反碼和補碼相同。

int a = 20;

int b = -10;

我們知道，編譯器為 a 分配四個字節的空間。那如何存儲呢？ 首先，對于有符號數，一定要能表示該數據是正數還是負數。所以我們一般用最高比特位來進行充當符號位。 原碼、反碼、補碼 計算機中的有符號數有三種表示方法，即原碼、反碼和補碼。 三種表示方法均有符號位和數值位兩部分，符號位都是用0表示“正”，用1表示“負”，而數值位三種表示方法各不相同。 如果一個數據是負數，那么就要遵守下面規則進行轉化： 原碼：直接將二進制按照正負數的形式翻譯成二進制就可以。 反碼：將原碼的符號位不變，其他位依次按位取反就可以得到了。 補碼：反碼+1就得到補碼。 如果一個數據是正數，那么它的原反補都相同。

無符號數：不需要轉化，也不需要符號位，原反補相同。

對于整形來說：數據存放內存中其實存放的是補碼。

//字面值轉補碼

int a = 20;

//20是正整數

//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100

int b = -10;

//-10是正整數

//1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

補碼轉原碼

方法一：先-1，在符號位不變，按位取反。

方法二：將原碼到補碼的過程在來一遍。

原反補轉換需要通過計算機硬件來完成，

可以使用一條硬件電路就能完成原反補碼的轉換。

存儲的本質

#include<stdio.h>
int main()
{
	unsigned int a = -10;
	//1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010--  -10的原碼
	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110--  -10的補碼
	printf("%d\n", a);
	printf("%u\n", a);
	return 0;
}

無符號整型變量a定義時，先有空間，再有內容，先將內容轉換成二進制。 整型再存儲的時候，空間不關心內容的。

在將數據保存在空間內的時候，數據已經被轉換成二進制的補碼。

數據帶上類型才有意義。類型覺得了如何解釋空間內部保存的二進制序列。

變量的類型什么時候起效果？

在讀取數據的過程中，變量的類型起效果。

//變量的存和取過程的結論：

//存：字面數據必須先轉成補碼，在放入空間當中。所以,所謂符號位，完全看數據本身是否攜帶±號。和變量是否有符號

無關！

//取：取數據一定要先看變量本身類型，然后才決定要不要看最高符號位。如果不需要，直接二進制轉成十進制。如果需要，則需要轉成原碼，然后才能識別。(當然，最高符號位在哪里，又要明確大小端)

十進制二進制快速轉化

口訣：1后面跟n個0，就是2的n次方

67->64++1-->2^6+2^1+2^0
0000 0000 0000 0000 0000 0000 00100 0011
1->2^0
10->2^1
100->2^2
1000->2^3
后面跟n給比特位就是2^n
2^9->1000000000

為什么存儲的是補碼

在計算機系統中，數值一律用補碼來表示和存儲。原因在于，使用補碼，可以將符號位和數值域統一處理；

同時，加法和減法也可以統一處理（CPU只有加法器）。此外，補碼與原碼相互轉換，其運算過程是相同的，不需要額外的硬件電路。

大小端

什么大端小端：

大端（存儲）模式，是指數據的低位保存在內存的高地址中，而數據的高位，保存在內存的低地址中；

小端（存儲）模式，是指數據的低位保存在內存的低地址中，而數據的高位,，保存在內存的高地址中。

例如：

0x11223344

為什么有大端和小端：

因為在計算機系統中，我們是以字節為單位的，每個地址單元都對應著一個字節，一個字節為8 bit。但是在C語言中除了8 bit的char之外，還有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對于位數大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個字節，那么必然存在著一個如何將多個字節安排的問題。因此就導致了大端存儲模式和小端存儲模式。

例如：一個 16bit 的 short 型 x ，在內存中的地址為 0x0010 ， x 的值為 0x1122 ，那么 0x11 為高字節， 0x22 為低字節。對于大端模式，就將 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，剛好相反。我們常用的 X86 結構是小端模式，而 KEIL C51 則為大端模式。很多的ARM，DSP都為小端模式。有些ARM處理器還可以由硬件來選擇是大端模式還是小端模式。

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