【基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型】

C語(yǔ)言將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分為多種類型，使用不同的關(guān)鍵詞表示，可以分為以下幾大類：整數(shù)型、浮點(diǎn)型、字符型、布爾型。

?● 整數(shù)型

整數(shù)類型又分為多種長(zhǎng)度，每種長(zhǎng)度又分為有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)，定義關(guān)鍵詞如下：

unsigned char，無(wú)符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度1字節(jié)，表示范圍0-255。

unsigned short，無(wú)符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度2字節(jié)，表示范圍0-65535。

unsigned int，無(wú)符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度4字節(jié)，表示范圍0-4294967295。

unsigned long long，無(wú)符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度8字節(jié)，表示范圍0-18446744073709551615。

signed char，有符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度1字節(jié)，表示范圍 -127 - 128。

signed short，有符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度2字節(jié)，表示范圍 -32768 - 32767。

signed int，有符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度4字節(jié)，表示范圍 -2147483648 - 2147483647。

signed long long，有符號(hào)數(shù)，長(zhǎng)度8字節(jié)，表示范圍 -9223372036854775808 - 9223372036854775807。

?● 浮點(diǎn)型

float，單精度浮點(diǎn)型，長(zhǎng)度4字節(jié)。

double，雙精度浮點(diǎn)型，長(zhǎng)度8字節(jié)。

?● 字符型

字符型其實(shí)就是char數(shù)據(jù)，用于存儲(chǔ)字符編碼的char數(shù)據(jù)稱為字符型數(shù)據(jù)，為char類型數(shù)據(jù)賦值時(shí)可以使用一個(gè)英文字符賦值，編譯器會(huì)轉(zhuǎn)換為此字符的字符編碼。

ASCII字符集如下：

?● 布爾型

布爾型也是一個(gè)char數(shù)據(jù)，但是它只用來(lái)存儲(chǔ)0和1，用于表示兩種邏輯運(yùn)算的結(jié)果，1表示對(duì)（true），0時(shí)表示錯(cuò)（false）。

在VC編譯器中使用bool定義，使用true、false賦值，示例：bool a = true;

在GCC編譯器中使用_Bool定義，使用0和1賦值，示例：_Bool a = 1;

若將布爾數(shù)據(jù)賦值為大于1的數(shù)據(jù)，則統(tǒng)一表示對(duì)（true），將其當(dāng)做1處理。

?● 常量與變量

變量是可以修改的數(shù)據(jù)，常量是不能修改的數(shù)據(jù)，常量需要在定義時(shí)賦值，并且之后不能再修改它的值，定義數(shù)據(jù)時(shí)默認(rèn)是變量，添加const關(guān)鍵詞指定為常量。

【運(yùn)算符】

?● 數(shù)學(xué)運(yùn)算符

+，加法

-，減法

*，乘法

/，除法

%，取余

++，自加1

--，自減1

C語(yǔ)言除法運(yùn)算不保留余數(shù)，對(duì)于計(jì)算結(jié)果為小數(shù)的情況需要進(jìn)行取整操作，C語(yǔ)言使用向0取整的規(guī)則，3.5取整為3，-3.5取整為-3，除法結(jié)果直接丟棄余數(shù)即為向0取整的結(jié)果。

?● 數(shù)學(xué)關(guān)系運(yùn)算符

用于判斷數(shù)據(jù)之間的大于、小于、等于關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果為一個(gè)布爾值，關(guān)系正確返回1，錯(cuò)誤返回0。

>，大于

<，小于

==，等于

!=，不等于

>=，大于或者等于

<=，小于或者等于

?● 邏輯關(guān)系運(yùn)算符

用于對(duì)布爾數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果是一個(gè)布爾值。

&&，與運(yùn)算，兩個(gè)布爾數(shù)據(jù)都為1則結(jié)果為1，否則為0。

||，或運(yùn)算，兩個(gè)布爾數(shù)據(jù)有一個(gè)為1則結(jié)果為1，否則為0。

!，非運(yùn)算，將一個(gè)布爾數(shù)據(jù)取反值，1變0，0變1。

?● 移位運(yùn)算符

將一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算數(shù)移位操作。

<<，算數(shù)左移

>>，算數(shù)右移

使用算數(shù)右移代替除以2的操作應(yīng)該慎用，當(dāng)除法運(yùn)算無(wú)法整除時(shí)會(huì)涉及到向0取整操作，而使用算數(shù)右移會(huì)直接丟棄低位，導(dǎo)致右移結(jié)果與除法結(jié)果可能會(huì)不同。

?● 按位邏輯運(yùn)算符

將一個(gè)數(shù)據(jù)按照二進(jìn)制位進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得出一個(gè)新的數(shù)據(jù)。

&，按位與運(yùn)算

|，按位或運(yùn)算

^，按位異或運(yùn)算，判斷兩個(gè)數(shù)字是否不同，若不同則運(yùn)算結(jié)果此位為1，否則為0。

～，按位取反運(yùn)算，將一個(gè)數(shù)據(jù)的每個(gè)二進(jìn)制位取反值得出運(yùn)算結(jié)果。

?● 賦值運(yùn)算符

=，賦值

+=，加法運(yùn)算并賦值，A += B，等同于 A = A+B

-=，減法運(yùn)算并賦值

*=，乘法運(yùn)算并賦值

/=，除法運(yùn)算并賦值

%=，取余運(yùn)算并賦值

<<=，左移運(yùn)算并賦值

>>=，右移運(yùn)算并賦值

&=，按位與運(yùn)算并賦值

|=，按位或運(yùn)算并賦值

^=，按位異或運(yùn)算并賦值

【數(shù)學(xué)運(yùn)算優(yōu)化】

當(dāng)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)，編譯器在特定情況下會(huì)進(jìn)行優(yōu)化，比如兩個(gè)常量之間的運(yùn)算，編譯器會(huì)在編譯期間計(jì)算出結(jié)果，無(wú)需在程序執(zhí)行期間計(jì)算，若變量與常量之間進(jìn)行乘法、除法運(yùn)算，編譯器會(huì)使用執(zhí)行速度更快的指令代替乘法或除法，得出相同結(jié)果。

其中除法指令最為耗時(shí)，優(yōu)化也最為復(fù)雜，若除數(shù)為2的乘方，則轉(zhuǎn)換為右移，之后進(jìn)行向0取整規(guī)則調(diào)整，若除數(shù)不是2的乘方，則編譯器轉(zhuǎn)換為乘法，轉(zhuǎn)換原理與減法轉(zhuǎn)加法類似，也是先擴(kuò)大再縮小，這里的縮小使用移位的方式實(shí)現(xiàn)。

使用10進(jìn)制說(shuō)明轉(zhuǎn)換原理：

115 / 5 = 23

可以轉(zhuǎn)換為

115 * 2 = 230，230右移1次等于23

因?yàn)槌?與乘以2的結(jié)果相差10倍，所以除以5轉(zhuǎn)換為乘以2之后只需要再除以10即可，而除以10可以無(wú)需計(jì)算，右移1次即可。

?● 有符號(hào)變量除以9

編譯器會(huì)將除法轉(zhuǎn)換為如下指令：

除法結(jié)果無(wú)法整除時(shí)需要進(jìn)行向0取整，上述運(yùn)算后，若被除數(shù)為負(fù)數(shù)，則計(jì)算結(jié)果需要額外加1才能滿足向0取整的規(guī)則，末尾的兩條指令用于實(shí)現(xiàn)加1運(yùn)算。

首先將eax中的被除數(shù)算數(shù)右移31位，之后計(jì)算結(jié)果減eax，若被除數(shù)為負(fù)，則減-1，等同于加1，若被除數(shù)為正，則減0。

?● 有符號(hào)變量除以7

編譯器會(huì)將除法轉(zhuǎn)換為如下指令：

上面的優(yōu)化方案中，被除數(shù)乘以一個(gè)數(shù)之后又執(zhí)行了一個(gè)加法，之后右移2次得出除法結(jié)果，原因是編譯器進(jìn)行除以7的優(yōu)化時(shí)，無(wú)法計(jì)算出誤差較小、長(zhǎng)度又不超過(guò)32位的乘數(shù)，所以編譯器使用將被除數(shù)縮小再右移的方式進(jìn)行優(yōu)化。

右移2位等于除以4，這里將除以7轉(zhuǎn)換為除以4，兩者若要相等的話，被除數(shù)必須首先減去自身的3/7，這樣才能保證其1/4等于原值的1/7。

而計(jì)算被除數(shù)的3/7卻又產(chǎn)生了另一個(gè)除法，實(shí)際上這個(gè)除法也會(huì)被編譯器優(yōu)化為乘法，首先 被除數(shù) × 92492493h，之后使用rdx，等于乘法結(jié)果右移32位，這個(gè)結(jié)果不算符號(hào)位的話，就是被除數(shù)的3/7。

之后被除數(shù)與rdx相加，0x92492493轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制是一個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，若被除數(shù)為負(fù)，則乘法結(jié)果為正，被除數(shù)會(huì)加一個(gè)正數(shù)，等于被除數(shù)減自身3/7，若被除數(shù)為正，則乘法結(jié)果為負(fù)，被除數(shù)會(huì)加一個(gè)負(fù)數(shù)，等于被除數(shù)減自身3/7。

最后右移2位，得出除以7的結(jié)果。

?● 無(wú)符號(hào)變量除以7

編譯器會(huì)將除法轉(zhuǎn)換為如下指令：

這里除數(shù)為7，也會(huì)有之前的問(wèn)題，就是編譯器無(wú)法計(jì)算出誤差較小、長(zhǎng)度又不超過(guò)32位的乘數(shù)。

其實(shí)第三條乘法指令之后，使用存儲(chǔ)高32位結(jié)果的edx就是除法結(jié)果，只不過(guò)這個(gè)結(jié)果有時(shí)候會(huì)不太精確，可能會(huì)比正確值大1，使用之后的4條指令進(jìn)行調(diào)整將會(huì)消除誤差。

下面解釋后4條指令的作用：