c语言有几种,c语言经典程序100例及答案解析

首页 > 技术 > 作者:YD1662022-11-22 16:37:17

摘要:C语言的基本数据类型,大家从学生时代就开始学习了,但是又有多少人会试图从底层的角度去学习呢?这篇文章会用一问一答的形式,慢慢解析相关的内容和困惑。

本文分享自华为云社区《》,作者: breakDawn 。

C语言的基本数据类型,大家从学生时代就开始学习了,但是又有多少人会试图从底层的角度去学习呢?这篇文章会用一问一答的形式,慢慢解析相关的内容和困惑。

  1. 数据类型位数和符号
  2. 数据类型转换
  3. 浮点数
数据类型位数和符号

问:C里的签名和unsigned类型的区别是什么?

A:拿unsigned char无符号char 和 signed char有符号char举例(因为他们都是1字节,比较好举例子)

假设某个局部变量a,内存里存的都是0xff(即二进制11111111)

执行printf(“%d”,a)时, 输出的是255,还是-1呢?

如果a是无符号,那就是255。

如果a是有符号,那就是-1。

Q:为什么有符号的0xff输出的是-1?

A:这个就是补码的概念。

正数的补码就是其本身

负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后 1.(即在反码的基础上 1)

原码、反码、补码对于 1和-1的表示如下

[ 1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补

[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补

Q: 已知正负数默认都是补码的形式,为什么不能用原码表示数字呢?即只用第一个标识符号位,后面7位就是代表真实绝对值

A:计算机CPU做计算时,无法区别符号位,只会死板的将8位数字进行加法计算。

假设做减法,就和下面那样

1 - 1 = 1 (-1) = [00000001]原 [10000001]原 = [10000010]原 = -2

可以看到符号位的信息会误导减法的计算。

Q: 那为什么不用能反码呢

A:因为反码对于0的表示有两种情况,11111111可以代表-0,而00000000代表 0,相当于浪费了。

而补码不存在这个情况。11111111代表-1,00000000代表0。

Q: 为什么要有补码?补码有什么好处?

A:当计算机执行1 - 1时, 希望都是用加法的动作来做,且不希望做if-else判断,根据符号位去判断正负再做加减,对计算机的消耗是很大的。

使用补码的机制,则可以将1-1转成变成1 (-1)

那么-1就是补码0xff,和0x01相加,变成了0,即不需要做真正的减法即可

Q: 刚才提到CPU希望都是位加法,不肯做减法,为什么?

A:因为CPU的减、乘、除都是基于加法、移位等操作实现的。

加法过程依赖CPU的ALU累加器,累加器背后的电路是数字电路异或门和与门的组合。

c语言有几种,c语言经典程序100例及答案解析(1)

Q: 为什么补码表示的情况下,范围是-128到127?为什么补码会比原码和反码多一位?

A:就是上面提到的0的问题。原码的10000000、00000000都表示0,补码的11111111和00000000都表示0,而补码只有1个0的表示

同时补码有一个100000000, 把后7位取反 1,等同于-128。

原码、反码、补码知识详细讲解(此作者是我找到的讲的最细最明白的一个)

Q: 计算机在CPU做计算时,怎么识别是无符号还是有符号?

A:CPU 所处理的寄存器、内存中的数本身无符号信息。CPU 做加减法时会一起做无符号数的进位/有符号数的溢出标志,并不专门对待有符号数和无符号数。

有无符号的区别是只属于(中)高级语言的概念,反映到机器语言上,是跟运算及与其结果相关的指令上的区别,而不会反映到 CPU 所处理的数本身。

即CPU处理时,统一用加法处理,但是否要做求补等操作,取决于提供的运算指令。

问:C语言的char是签名 char还是unsigned char?

一个:

Q: int有可能像char一样,即可能是signed int也可能是unsigned int吗?

A:int一定是有符号int。不会因为编译器不同而不同。

Q: 为什么char可以区分有符号或者无符号,但是int只能默认为signed int ?

A:个人理解和应用场景有关,char不一定会参与计算,而int大部分情况下都是有符号计算,因此默认为signed int比较好。

问:ILP32、LP64、LLP64分别是什么?

A:指的是这个操作系统中,有哪些类型分别是多少位的意思。

我指林特

L指龙

LL指龙长

P指点指针

32和64就是分别指32位和64位。

Q: 为什么windos要用LLP64这么奇怪的模型?这个模型里, long是32位,long long 才是64位。

A:来自知乎陈硕大佬的回答:

我猜,是因为 Windows API 从 16-bit 升级到 32-bit 发生得太晚了——大约是随 1995 年发布的 Windows 95 而普及 。

虽然之前有 Windows NT 3.x 和 Win32s,但似乎比较小众。

而 Unix 从 16 位 升级到 32-bit 发生在 1980 年前后,当时运行在 VAX 上的 Unix/32V 和 3BSD 都是 32-bit 的。

造成的结果是,两边的程序对 short/int/long 的长度形成了不同的习惯认知:

Unix 程序习惯了 int 是 32-bit,而 long 不一定只有 32-bit。Windows/DOS 习惯了 long 是 32-bit,而 int 有可能是 16-bit 或 32-bit,因为刚刚从 16-bit 升级上来嘛。

当往 64-bit 升级的时候,如果把 Windows 的 long 升级到 64-bit,会破坏原来很多程序的假设,

只好用个新的类型来表示 64-bit 整数了。反正 longLONG 在 32-bit 程序中也是 64-bit 整数,干脆用它好了。

详细的数据类型展示:

c语言有几种,c语言经典程序100例及答案解析(2)

PS: 从上面可以看到java虚拟机的一个优势,就是对开发者而言,屏蔽了各不同系统情况下的数据位数。

Q: 那么又有个问题,java虚拟机如何实现不同平台可以跑相同的java代码,不用担心底层数据类型的?

A:如图所示,class字节码都是同一份,但是不同的系统,会有不同的虚拟机解释器实现,在解释器实现里处理了不同的数据类型位数情况。

数据类型转换

Q: C里的隐式类型转换有什么规律?

一个:

Q: 下面这个例子输出多少,为什么?

一个:

void Test() { int a = -1; unsigned b = 10; if (a > b) { printf("a is greater than b.\n"); } else { printf("a is less than or equal b.\n"); } }

输出>b即a 大于

因为a=-1,存储的二进制是11111111, 强转成unsigned时,二进制没有变,但是对编译器而言表示的大小变成了255了。

浮点数

float、double、long double的比特数、有效位数、数值范围如下:

c语言有几种,c语言经典程序100例及答案解析(3)

问:下面这个代码输出什么?

#include <stdio.h> int main(void) { float a = 9.87654321; float b = 9.87654322; if(a > b) { printf("a > b\n"); } else if(a == b) { printf("a == b\n"); } else { printf("a < b\n"); } return 0; }

A:输出“a=b”, 因为float最多7位有效小数点位数。

Q: 32位float,1bit为符号位,23bit为位数,8bit为指数, 这3个划分是如何得到float的有效位数以及数值范围的?

A:IEEE754标准理解。

【计算机组成原理】IEEE754标准

有人问为什么要学习这个?

对于高精度场景下的浮点计算,掌握IEEE754的标准很重要,否则无法理解高精度场景时计算过程出现的各种问题, 特别是一些金融场景,对于小数点后面的数字会特别敏感。

Q:java的BigDecimal类可以表示任意精度,原理是啥?

A:BigDecimal的原理很简单,就是将小数扩大N倍,转成整数后再进行计算,同时结合指数,得出没有精度损失的结果。

以long型的intCompact和scale来存储精确的值。

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