C語言學習筆記（4）類型轉化，複合類型

c語言裏的簡單類型只有兩類，整數型 和浮點型：

整數型：  char         1

                  short        2

                  int             4

                  long         4

浮點型  ：float         4

                  double    8

C語言裏並沒有規定short   int 和 long各自佔都少個字節，他們只要求滿足下面的關係：

                   short佔用空間《=    int 佔用空間 《=    long 佔用空間   

而按照約定，int 的大小一般剛好佔用一個機器字節，所以就有了上述的結果。

問題就有了，如果不同類型之間相互賦值，C語言是如何處理的？？

#1，相同種類變量（同時整型或者浮點型）之間相互賦值：

當然float 和double之間的賦值大家都很清楚,float賦值double可以，但是反過來就會丟失精度。

我今天想說的重點是char 和  int  之間:(尤其是作嵌入式平臺容易出現錯誤)

首先，我們都知道整型有signed 和unsigned之分。

當你寫    ：char   c；    實際上是  signed  char  c； 佔用一個字節

                    char  c =0x80；

                    int      i= c；

這是 i的值竟然是-128.下面是在centos上調試的結果：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
char c=0x80;
int  i=c;
printf("i=%d.\n",i);
return 0;
}

編譯運行的結果：

[adminiter@trageday bolg]$ gcc 02.c
[adminiter@trageday bolg]$ ./a.out
i=-128.

爲啥會這樣呢？

因爲c是signed char  ，而0x80（二進制表示是：1000_0000）最高位是‘1’，所以C 是負數，（帶符號）擴展成32位變成0xFFFF_FF80，把這個賦值給i，i當然就是負數了。

但如果這樣寫：

unsigned char  c=0x80；

int  i=c；

這是i就是128.

在據一個例子：

int       i=5;

int       u=i;

這個賦值是肯定沒有問題的，

但是：

int    i=5;

unsigned    u=i;

就有可能出現問題，是可能啊。例：

int    i=-5；

unsigned   u=i;

u的結果是多少呢？

 u=4294967291.

原因和上面個那個差不多，首先編譯器把-5轉換成二進制0xFFFF_FFFB  賦值給了i，然後把 i的值賦值給了u，所以最後u仍然等於0xFFFF_FFFB。值還是那個值，但是有u的（unsigned）解釋出來就是4294967291。

這就是C語言對賦值的處理。只是簡單的符號擴展（有符號）然後把二進制拷貝，然後使用對方的“格式”解釋。當然，佔內存不同的類型之間會存在空間取捨。

複合類型：

C語言提供了幾種複合類型：struct（結構體），union（共用體）和bit field （位域）。結構體和共用體使用的組多的，這裏我就不重複它們的使用方法，只討論幾個有意思的問題（關於內存對齊的問題）alignment（對齊）

例：

#include <stdio.h>
struct  s
{
    char  c;
    int   i;
};
int main(void)
{
printf("sizeof(struct s)=%d.\n",sizeof(struct s));
return 0;
}

運行調試結果如下：

[adminiter@trageday bolg]$ gcc 02.c
[adminiter@trageday bolg]$ ./a.out
sizeof(struct s)=8.

解釋這個之前，我們要了解alignment（對齊）的概念。

CPU對內存的訪問並不是完全任意的，如果CPU相一次讀（寫）4個字節，那給出的內存地址最好是4的倍數，例如：

0x12345670

0x12345674

0x12345678

0x1234567c

十六進制下，最低位一定是0 ，4 ， 8，c 這樣四的倍數結尾的，CPU只需要通過一次訪問就可以得到完整的數據。否則，CPU就要通過多次操作才能完成一次完整的存取。例如：

我們要求CPU從0x12345672 讀取4個自己到寄存器，CPU只能這樣做：

第一步，從0x12345670讀4個字節，捨棄掉16位數據，把剩下的高16位存起來。

第二步 ,  從0x12345674讀4個字節，捨棄掉16位數據，和上一次取的數據共同組成32位要取的數據。

可以看出，如果不對數據做出特別的安排，CPU對數的訪問就會缺乏效率。爲了提高效率，編譯器一般都會把數據放到合適自己的位置上。譬如,int 佔4字節，所以int變量的地址都是4的倍數，這個就稱作 “4字節對齊”。

所以我們平時寫結構體時應該注意點字節對齊問題，如：

struct  s
{
    char  x;
    int   y;
    char  z;
    int   u;
};

結構體s  佔用16字節。

struct  s1
{
    int   y;
    int   u;
    char  x;
    char  z;   
};

結構體s1 佔用12字節。

還有一個值得注意的問題：

這個結構體佔用多少字節呢？

struct  s
{
    int   y;
    char  z;
};

可能有人說是5字節，一個4字節對齊，一個1字節對齊。共5字節。X X X X X X X X

其實正確答案是8字節。

原因和上面的差不多，還是數據對齊的緣故。試想下，如果我寫個：

struct   s   array【10】；

則array是由10個s組成的，這10個s必須依次安排在一塊連續的區域。那樣的話，如果s佔用5個字節，問題就是array【0】還可以，但是array【1】的字節就不是對齊的了。後面的就更是亂套的。

所以最後整個結構體還要按照數據成員佔內存最大的成員進行對齊。按上面例子就是 ：

5字節數據 按4字節對齊存儲，就是8個字節。

如有錯誤，請指出來。謝謝