C Programming 基本类型的摘要 • 记点什么

Basic Data Types and hardware representations

char
- 8位，解释时用的是ASCII字符编码表（American Standard Code for Information Interchange）
- 写’A’而不是65是一种抽象的手段，使得我们可以不花心思记忆ASCII而是直接写对应的符号
signed and unsigned int
- unsigned int 用的是正码编码，所以最大能表示 2^{32}
- int 用的是二进制的补码，它可以同时表示正数和负数，最高位是1为正数，最高位是0为负数
- 计算机科学家之所以采用补码表示正负数，是因为两个补码表示的数可以直接相加得到另一个补码表示的数
- y和z的硬件表示是一样的，如果只是读取这一段序列你根本无法知道它是什么。这时候程序代码和编译器就决定了它究竟是什么类型，从而也就确定了它是什么值。
float and double
- 浮点数表示的公式：$(-1)^{s}\times m\times 2^{e}$
  - s 是sign，s = 0时浮点数是正数，s=1时浮点数是负数
  - m 是尾数
    - 尾数的定义：指有理数之中浮点数位于小·数点后面的数
  - e 是指数
    - 关于指数的定义：指数是幂运算aⁿ(a≠0)中的一个参数，a为底数，n为指数
- 浮点数的精度（Precision）
  - 因为0到1之间有无数个数，而尾数的bits是有限的，必然只能精确表示一小部分的数，其他的数会出现精度丢失。

Expression Types

表达式也有类型

常量是最简单的表达式
3.14, -0.819诸如此类的常量，它们的类型是double（而不是float）
想要修改常量的类型，可以添加后缀
- 3.14f是float而不是double
- 999L是long int而不是int

Type Conversion

假设a是int，b是float，a + b的类型是什么？很简单，答案是float。这个过程是由哪部分实现的？编译器。

编译器把两个操作数转换成相同的类型，具体转换的规则还挺复杂的，但是有一条经验公式：尽量保证运算的结果在数学上是精确的。譬如这个例子，float + int = float
编译器转换指令的原理是，在表达式执行前的代码插入类型转换的指令，可能还涉及修改具体调用的操作指令，例如整型操作指令（如ADD、SUB）改为浮点操作指令（如FADD、FMUL）

常见的4种 type conversion

smaller signed integer → longer signed integer
- 符号拓展，如果是正数，拓展0；如果是负数，拓展1
  - 11111110 → 11111111 11111110
  - 00000010 → 00000000 00000010
smaller unsigned integer → longer unsigned integer
- 零拓展，高位用0补充
longer integer → shorter integer （有坑）
- 高位截断，保留低位 00000000 00000001 11111111 11111111 (32)→ 11111111 11111111 (16)
- 可能会导致数值变化 11111111 11111111 00000000 00000001 → 00000000 00000001
int → float

举个例子：

unsigned int bigNum = 100;
int littleNum = -100;
if (bigNum > littleNum) {
  printf("Obviously, 100 is bigger than -100!\n");
}
else {
  printf("Something unexpected has happened!\n");
}

执行bigNum > littleNum时，littleNum（signed int）会转换为unsigned int，比较的结果是false！这种情况下得自己实现比较的方法

Casting

casting一般翻译为“显式转换”，type conversion一般翻译为“隐式转换”。

When a programmer does this, it is called casting and when a compiler does it, it is called type conversion or type promotion.

为什么会有casting的需求？

int main(void) {
  int nHrs = 40;
  int nDays = 7;

  float avg = nHrs/nDays;
  printf("%d hours in %d days\n", nHrs, nDays);
  printf("work %.1f hours per day!\n", avg); // expect 7.14, result 7
  //...
}

float avg = nHrs/nDays; 相除的两个数是整数，nHrs/nDays 是一个int，然后再经由float操作符转换为float类型，于是avg的值为5.0 使用casting来解决这个问题：

int main(void) {
  int nHrs = 40;
  int nDays = 7;

  float avg = nHrs/(float)nDays;
  printf("%d hours in %d days\n", nHrs, nDays);
  printf("work %.1f hours per day!\n", avg);
  //...
}

先将一个值转为float，然后通过编译器的类型转换把另一个值也转为float，使得表达式的类型为float。 casting的写法，习惯上写作a / (double) b而不是(double) a/ b，虽然两者等价，但是前者不需要你去判断/和(double)的优先级，减轻心智负担。