第三章、基础数据类型

本章我们将学习 C 语言的基础数据类型和它们的内存结构。要学好 C 语言则必须了解每个数据的内存结构。

C 语言不同于 Python 编程语言。Python 语言则完全封装了内存结构，使用者不需要了解内存结构就可以编写出符合逻辑的应用程序。

C 语言是计算机机器指令的表达方式，它的每一条语句都会翻译成相关的 CPU 指令或者数据在 CPU 上执行。C语言的执行速度基本是没有损耗的。但这也给 C 语言的编写者带来很多学习上的难度。

本章将从最简单的 进制 讲起，让我们深入了解计算机的内存结构。

1. 十进制和二进制

十进制我们并不陌生，在我们的生活中经常使用十进制的表示方法来描述现实世界的数字，比如：年龄、人口数量、身高等。

十进制就是逢十进一的表示方式，同理二进制就是逢二进一的表示方式，三进制就是逢三进一的表示方式。

计算机中常用的表示方式有十进制、二进制、八进制和十六进制。

十进制

以下是我家里的天然气表显数字。

可见这个表显数字是 05589.60 ，其中 5589 是整数部分，.60 是小数部分。我们先来研究整数部分。整数部分的表示如下：

 万位   千位   百位   十位   个位
+-----+-----+-----+-----+-----+
|  0     5     5     8     9  |
+-----+-----+-----+-----+-----+

我们发现每一个位都是一个小的滚轮，滚轮的最小值是0，然后是1，…… 最大值是9。当这个表数再加上 1 后，个位就进位成为 0，十位变成 9。表显将变成 05590。

在十进制中，一个位能表示：0~9。 如果要表示更大的数，则要增加位数，两个位则能表示：0~99，三个位能表示： 0~999。十进制每增大一个位，表示数字范围增大为原来的十倍。

二进制

二进制和十进制的原理是一样的，也就是表显的滚轮只有两个数字(0和1)。是要逢二进一。一个位能表示：0~1，两个位能表示：00~11，即十进制的 0 ~ 3，三个位能表示：000~111，即十进制的 0 ~ 7。二进制每增大一个位，表示数字范围增大为原来的二倍。

八个位的二进制的表示的最小值是00000000：

 7位 6位  5位 4位 3位  2位 1位 0位
+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0   0   0   0   0   0   0   0 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

八个位的二进制的表示的最大值是11111111（即十进制的255）：

 7位 6位  5位 4位 3位  2位 1位 0位
+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1   1   1   1   1   1   1   1 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

当数字为二进制时，位通常用 0 开始，第一个位是 0 位，第二个位是 1 位，…… 以此类推。

同理，三进制就是表显数字滚轮有三个数字，八进制就是表显数字滚轮有八个数字，十六进制就是表显数字滚轮有十六个数字。

由于计算机内部为了简化电路的复杂度，都统一使用二进制来表示数字，即低电平代表 0，高电平代表 1。

进制只是表示现实世界数值的表达方式，二进制的运算更简单，但表示位数会比较长，十进制计算相对复杂，表示同样的数，使用十进制位数较少。

思考

以下的二进制表示的数值是多少？

 7位 6位  5位 4位 3位  2位 1位 0位
+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0   1   0   0   1   0   1   1 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

它表达的数值是:

注意：

二进制的底数是 2，十进制的底数则是 10，三进制的底数则是 3，以此类推。

人类为什么使用十进制，你看看自己的双手共有几个手指大概就明白了。如果有一天人类发现了外星文明，那外星文明用几进制表示数字呢？

练习：

计算以下的二进制表示数值用十进制表示是多少？

 7位 6位  5位 4位 3位  2位 1位 0位
+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0   1   1   0   1   0   1   0 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+