C语言基本数据类型与类型提升机制

一、基本整数类型

　　整数类型用于表示不带小数部分的数值。C语言是通过长度和符号两个维度来扩展整数类型。但是需要注意 C 标准只规定了最小位数，不规定具体大小，具体实现则由编译器和平台决定。下面按照常规情况说明整数类型：
类型常见大小char8 bitshort16 bitint32 bitlong32 bitlong long64 bit（一）、有符号短整型（short）

　　short 是 signed short 的简写，其位宽至少有16位，常见的 short 范围是 -32768~32767 ，计算公式是 -2n-1 ~ 2n-1。

1. short a;signed short b;short int c;

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　　但是这里要注意不要假设位宽一定是16位，只能假设 ≥16位。同时short在参与表达式计算时会发生整数提升，通常是被提升为 int。
（二）、无符号短整型（unsigned short）

　　unsigned short 是 short 的无符号版本，只能表示非负整数，其位宽与short相同，常见的范围是 0~65535，计算公式是 0 ~ (2n-1)。

1. unsigned short a;unsigned short int b;

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（三）、有符号整型（signed int）

　　int 是 signed int 的简写，C标准规定 int位宽 ≥ short位宽 ，在大多数32位系统中 int 位宽是 32bit，常见范围是 -2147483648 ~ 2147483647。

1. int a;signed int b;

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　　int 是C语言最常使用的整数类型。
（四）、无符号整型（unsigned int）

　　unsigned int 是 int 的无符号版本，只能表示非负整数，其位宽与 int 相同，常见范围是 0 ~ 4294967295。

1. unsigned int a;

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（五）、有符号长整型（long）

　　long 是 signed long int 的简写，C标准规定 long位宽 ≥ int 位宽，但在大多数32位系统中，long位宽是32bit，常见范围是 -2147483648 ~ 2147483647。

1. long a;signed long b;long int c;

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（六）、无符号长整型（ unsigned long）

　　unsigned long 是 long 的无符号版本，只能表示非负整数，其位宽与 long 相同，常见范围是 0 ~ 4294967295。

1. unsigned long a;

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（七）、有符号长长整型（ long long）

　　long long 是 signed long long 的简写，其位宽是 64bit，常见的范围是 -263 ~ 263 -1，也就是 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807。

1. long long a;signed long long b;

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（八）、无符号长长整型（unsigned long long）

　　unsigned long long 是 long long 的无符号版本，只能表示非负整数，其位宽与 long long 相同，常见范围是 0 ~ 264 - 1，也就是 0 ~ 18446744073709551615。

1. unsigned long long a;

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（九）、字符整型（char）

　　char 在C语言中也是整数类型，并不是专门的“字符类型”。设计 char 的初衷是用于存储一个字节的数据，因此既可以表示字符，也可以表示小范围的整数。按照C标准规定 char = 1 byte ，通常在绝大多数系统中其位宽是 8bit。标准允许 byte ≥ 8bit，但是该情况仅为标准兼容设计，现实中所有主流平台（PC、嵌入式、MCU）的 1byte 均为 8bit。
　　signed char 的常见范围是 -128 ~ 127，unsigned char 的常见范围是  0 ~ 255，而 char 由编译器决定。

1. char a;signed char b;unsigned char c;

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　　需要注意 char 是否带符号由编译器决定。比如在Keil ARMCC中 char 默认类型是 unsigned char ，但是在GCC中 char 默认类型是 signed char。
二、浮点数

　　浮点数用于表示带小数的数值。C语言提供了三种浮点类型：
类型精度常见大小float单精度4字节double双精度8字节long double扩展精度8 / 16　　这些类型通常遵循 IEEE-754 浮点标准进行存储。它们的主要区别在于存储精度和表示范围。在嵌入式系统中，double 和 long double 往往会退化为 float，因此在MCU开发中，最常使用的浮点类型通常是float。
（一）、单精度浮点数（float）

　　float 是单精度浮点数，通常占4字节（32bit），在IEEE-754标准中，其内部结构为

• 符号位      1bit
  
• 指数          8bit
  
• 尾数          23bit
  

　　float 可表示的有效十进制精度约为 6~7位，其常见范围是 约±3.4×10³⁸。

1. float a = 3.3f;

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　　在日常开发中需要注意，在使用 float 时，如果MCU没有 FPU（浮点运算单元），浮点运算会通过软件实现，计算速度会明显慢于整数运算。
（二）、双精度浮点数（double）

　　double 是双精度浮点数，在桌面系统中通常为8字节（64bit）。在IEEE-754标准中，其内部结构为

• 符号位      1bit
  
• 指数          11bit
  
• 尾数           52bit
  

　　double 可表示的有效十进制精度约为15位，其常见范围是 约1.7×10³⁰⁸。

1. double pi = 3.141592653589793;

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（三）、扩展精度浮点数（long double）

　　long double 用于提供比 double 更高的精度。C标准中只规定了 long double ≥ double，但具体实现依赖平台。常见情况如下：
平台long double大小Windows MSVC8 byteGCC x8616 byteARM嵌入式8 byte三、类型级别

　　在C语言表达式计算中，不同类型之间会发生类型提升（Type Promotion）。常见的类型顺序是

1. long doubledoublefloatunsigned long longlong longunsigned longlongunsigned intint

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　　这个也是类型的级别，从高到低排序，仅做参考。但是存在一个例外的情况就是当long和int的大小相同时，unsigned int 比 long 的级别高。这里之所以没有列出short和char类型，是因为它们已经被升级到int或unsigned int。
　　当不同类型参与运算时，低等级类型会提升为高等级类型，例如：

1. short a = 10;int b = 20;int c = a + b;

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　　在这里 short->int，这是因为C语言规定：short 和 char 在表达式中会自动提升为 int。这个过程被称为Integer Promotion（整数提升）。同时需要注意的是，整数类型之间并不存在一个简单的线性"等级顺序"。当不同整数类型参与运算时，编译器会根据类型宽度和符号属性 按规则选择合适的目标 类型，这一过程属于 Usual Arithmetic Conversions （常规算术转换)。
　　以上就是对C语言基本数据类型的介绍。在实际开发中，我们往往也需要根据基本数据类型的数据范围、存储空间以及计算效率等角度去选择合适的数据类型。

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