C语言详解关键字sizeof与unsigned及signed的用法

目录

• 最冤枉的关键字sizeof理解
• 被误解为函数
• sizeof(int)*p 表示什么意思
• signed与unsigned 关键字
• 有符号整数vs无符号整数
• 整形在内存的存储
• 原码
• 反码
• 补码
• 存储的本质
• 十进制二进制快速转化
• 为什么存储的是补码
• 大小端

最冤枉的关键字sizeof理解

sizeof：确定一种类型在开辟空间的时候的大小。

被误解为函数

sizeof是关键字而不是函数，可以借助编译器来确定它的身份。

#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（）说明sizeof不是函数，是关键字（操作符），因为函数后面的括号是不能省略的。

sizeof在计算变量所占的空间大小时，可以省略括号，而计算类型大小时，不能省略括号。

注：sizeof操作符里面不能有其他运算，否则达不到预期的结果。

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是指针变量，指针变量的大小是固定的4或者8
	printf("%d\n", sizeof(*p));//指针变量所指的变量所占的内存的大小
	printf("%d\n", sizeof(arr));//sizeof（arr)中arr指整个数组，即10个int类型元素。
	printf("%d\n", sizeof(arr[10]));//数组越界
	printf("%d\n", sizeof(&arr));//&arr取得是整个数组的地址
	printf("%d\n", sizeof(&arr[0]));//取的是首元素的地址，相当于指针
	printf("%d\n", sizeof(parr));//parr指整个数组。
	return 0;
}

指针变量p所指向的变量类型为char，指针数组parr中存储的指针变量的类型为char时候：

signed与unsigned 关键字

有符号整数vs无符号整数

char
 unsigned char//无符号的字符类型
 //取值范围是0~255
 //无符号表示二进制的最高位不表示正负，该整型只为正数。
 //但可以储存负数，只是值会变成很大的正数
 signed char//有符号字符
 //取值范围是-128~127
 //因为字符的本质是ASCII码值，在内存中以ASCII码值进行存储，所以划分到整型家族
short
 unsigned short [int]//无符号短整型
 signed short [int]//有符号短整型
int
 unsigned int//无符号整型
 signed int//有符号整型
long
 unsigned long [int]//无符号长整型
 signed long [int]//有符号整型
long long
 unsigned long long [int]//无符号更长的整型
 signed long long [int]  //有符号更长的整型

char到底是signed char （取值范围-128~127）还是unsigned char（取值范围0~255）

标准是为定义的，取决于编译器的实现，小沐所使用的VS2019环境的char是signed char。

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

int 标准定义是 signed int ，有符号整型，4个字节，32个比特位

int a = 10；//signed int a
//转换成二进制是00000000000000000000000000001010

整形在内存的存储

一个变量的创建是要在内存中开辟空间的，空间的大小是根据不同的类型而决定的。

那么，数据在所开辟内存中到底是如何存储的呢？

计算机存储数值时时存储的该数值的二进制的补码的，而补码是通过原码和反码进行换算得到的。

任何数据在计算机中，都必须转换成二进制，计算机只认识二进制。

原码

直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

反码

将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码

反码+1就得到补码。

int a = 10;
//00000000000000000000000000001010 a的原码
//00000000000000000000000000001010 a的反码
//00000000000000000000000000001010 a的补码
//0x0000000a
int b = -10;
//10000000000000000000000000001010 b的原码
//0x8000000a
//11111111111111111111111111110101 b的反码
//0xfffffff5
//11111111111111111111111111110110 b的补码
//0xfffffff6

符号位+数据位

有符号数且正数，原码，反码和补码相同。

有符号数且负数，原码，反码和补码不相同，需要通过计算转换。计算机内存储的整型必须是补码，符号位要参与计算的。

无符号数：没有符号位，原码，反码和补码相同。

int a = 20;

int b = -10;

我们知道，编译器为 a 分配四个字节的空间。那如何存储呢？ 首先，对于有符号数，一定要能表示该数据是正数还是负数。所以我们一般用最高比特位来进行充当符号位。 原码、反码、补码 计算机中的有符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。 三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位三种表示方法各不相同。 如果一个数据是负数，那么就要遵守下面规则进行转化： 原码：直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。 反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到了。 补码：反码+1就得到补码。 如果一个数据是正数，那么它的原反补都相同。

无符号数：不需要转化，也不需要符号位，原反补相同。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

//字面值转补码

int a = 20;

//20是正整数

//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100

int b = -10;

//-10是正整数

//1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

补码转原码

方法一：先-1，在符号位不变，按位取反。

方法二：将原码到补码的过程在来一遍。

原反补转换需要通过计算机硬件来完成，

可以使用一条硬件电路就能完成原反补码的转换。

存储的本质

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

无符号整型变量a定义时，先有空间，再有内容，先将内容转换成二进制。 整型再存储的时候，空间不关心内容的。

在将数据保存在空间内的时候，数据已经被转换成二进制的补码。

数据带上类型才有意义。类型觉得了如何解释空间内部保存的二进制序列。

变量的类型什么时候起效果？

在读取数据的过程中，变量的类型起效果。

//变量的存和取过程的结论：

//存：字面数据必须先转成补码，在放入空间当中。所以,所谓符号位，完全看数据本身是否携带±号。和变量是否有符号

无关！

//取：取数据一定要先看变量本身类型，然后才决定要不要看最高符号位。如果不需要，直接二进制转成十进制。如果需要，则需要转成原码，然后才能识别。(当然，最高符号位在哪里，又要明确大小端)

十进制二进制快速转化

口诀：1后面跟n个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给比特位就是2^n
2^9->1000000000

为什么存储的是补码

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；

同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）。此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

大小端

什么大端小端：

大端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中；

小端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。

例如：

0x11223344

为什么有大端和小端：

因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

例如：一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为高字节， 0x22 为低字节。对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。我们常用的 X86 结构是小端模式，而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

到此这篇关于C语言详解关键字sizeof与unsigned及signed的用法的文章就介绍到这了,更多相关C语言 sizeof unsigned signed内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！