C 数据类型

C 数据类型

🎯 学习目标：
掌握 C 语言的基本数据类型、常量与变量定义方式，理解其在内存中的表示和使用场景，为后续开发打下坚实基础。

🔑 核心重点：
C 语言提供了丰富而底层的数据类型系统，包括整型、浮点型、字符型、枚举型等，开发者需根据实际需求选择合适的数据类型。

---

一、详细讲解

1. 基本数据类型（C23 标准）

类型类别	类型名称	含义说明
整型	char	字符，通常为 1 字节
	short	短整型，通常为 2 字节
	int	整型，通常为 4 字节
	long	长整型
	long long	更长整型（C99 引入）
浮点型	float	单精度浮点数
	double	双精度浮点数
布尔型	_Bool / bool	布尔值（true/false），需包含 <stdbool.h>
枚举型	enum	枚举常量集合
指针型	type*	指向特定类型的地址

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main(void) {
    char ch = 'A';
    int age = 25;
    float price = 9.99f;
    double pi = 3.141592653589793238;
    bool is_valid = true;

    printf("Size of char: %zu\n", sizeof(ch));
    printf("Size of int: %zu\n", sizeof(age));
    printf("Size of float: %zu\n", sizeof(price));
    printf("Size of double: %zu\n", sizeof(pi));
    printf("Size of bool: %zu\n", sizeof(is_valid));

    return 0;
}

⚠️ 注意：

• 使用 %zu 来打印 sizeof() 的结果（因为它是 size_t 类型）。
• 在 CLion 中可以启用 -Wall -Wextra 编译器选项来捕获潜在的类型不匹配问题。

---

2. 类型修饰符（Type Modifiers）

• signed / unsigned：控制整型是否带符号
• short / long：控制整型长度

常见组合示例：

unsigned int u_int = 100;
long l_num = 1000000L;
unsigned long ul_num = 1000000000UL;
long long ll_num = 9223372036854775807LL;

📌 提示：使用后缀 L, UL, LL 等明确指定常量类型，有助于避免溢出或隐式转换错误。

---

3. void 类型

• 表示“无类型”，用于函数返回值或指针类型。
• 不能声明 void 类型的变量。

void do_something(void) {
    // 不返回任何值
}

int main(void) {
    void *ptr;  // 可以指向任意类型
    int a = 10;
    ptr = &a;
    printf("%d\n", *(int*)ptr);  // 必须显式转换回具体类型
    return 0;
}

---

4. 枚举类型（enum）

• 枚举是一组命名的整数常量集合。
• 默认从 0 开始递增，也可以自定义值。

enum Color { RED, GREEN, BLUE };  // 默认 0, 1, 2

enum Status {
    SUCCESS = 0,
    ERROR_FILE_NOT_FOUND = -1,
    ERROR_PERMISSION_DENIED = -2
};

---

5. 类型别名（typedef）

• 使用 typedef 给类型起一个新名字，提高可读性和抽象能力。

typedef unsigned int uint;
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;

int main(void) {
    uint counter = 0;
    Point p = {10, 20};
    printf("Point (%d, %d)\n", p.x, p.y);
    return 0;
}

---

⚠️ 注意事项

• 不同平台和编译器可能对 int、long 等基本类型的大小有不同实现（如 Windows vs Linux）。建议使用 <stdint.h> 中的固定大小类型（如 int32_t, uint64_t）确保跨平台一致性。
• 避免将 float 用于高精度计算，应优先使用 double。
• void* 是通用指针，但在访问时必须强制转换为具体类型。
• 枚举值默认是 int 类型，不能直接赋值给其他类型变量而不做强制转换。

---

🧪 实际案例分析

案例：使用结构体和枚举模拟状态机

#include <stdio.h>

typedef enum {
    IDLE,
    RUNNING,
    PAUSED,
    STOPPED
} State;

typedef struct {
    char name[32];
    State current_state;
} Machine;

void update_machine(Machine *m) {
    switch (m->current_state) {
        case IDLE:
            printf("%s is idle.\n", m->name);
            break;
        case RUNNING:
            printf("%s is running.\n", m->name);
            break;
        case PAUSED:
            printf("%s is paused.\n", m->name);
            break;
        case STOPPED:
            printf("%s is stopped.\n", m->name);
            break;
    }
}

int main(void) {
    Machine robot = {"Robot-Arm", RUNNING};
    update_machine(&robot);

    robot.current_state = PAUSED;
    update_machine(&robot);

    return 0;
}

🔍 说明：

• 结合了 enum 和 struct 模拟面向对象中的“对象”行为。
• 展示了如何通过枚举管理程序状态逻辑。

---

🧩 拓展练习

1. 编写一个程序，输入学生的性别（男/女）、年龄、身高（米）和体重（千克），并输出 BMI 值。
2. 定义一个表示颜色的枚举类型，包含红、绿、蓝三种颜色，并编写函数根据枚举值输出对应英文名称。
3. 创建一个结构体 Book，包含书名、作者、ISBN、价格，然后创建数组保存多本书信息并遍历输出。
4. 使用 typedef 将 unsigned long long 定义为 u64，并在程序中测试它的用法。
5. 使用 <stdint.h> 中的固定大小类型重写你之前的程序，验证其跨平台兼容性。

---

📚 推荐阅读

• 《C Primer Plus》第6版 —— 数据类型章节
• 《The C Programming Language》K&R —— 第二章 数据类型与运算
• 《C标准库详解》—— <stdint.h>、<stdbool.h> 等标准头文件介绍
• 《Understanding and Using C Pointers》—— 深入理解指针与数据类型关系

---

🧭 下一步建议

你已经掌握了 C 语言的基本数据类型及其使用方法。下一步建议深入学习：

👉 《C 运算符与表达式》—— 掌握各类运算符的优先级、结合性及常见陷阱
同时继续在 CLion 中使用断点调试查看变量在内存中的存储方式，加深对数据类型本质的理解。

是否需要我继续生成下一章内容？