C语言基本类型

不同于寻常的C语言基本数据类型的学习，这里以汇编的形式来学习不同数据类型的存储方式和差异

C语言的数据类型

C语言的基本类型属于C语言的数据类型的一部分：

这里先从最简单的基本类型进行入手学习，在学习基本类型之前再温故一下先前学习过的汇编的数据类型

汇编的数据类型

整数类型

C语言的整数类型有：char short int long

大家可能会觉得疑惑，为什么int和long所表示的貌似一样？

这其实是历史遗留问题，在以前的16位计算机中，int的长度位2字节，但是在32位计算机中，int类型变成了4字节，而long类型原来便是4字节，现在在仍然是4字节

存储方式

接下来从汇编的角度来看看整数类型如何存储

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
        char a=0xFF;
        short b=0xFF;
        int c=0xFF;
        long d=0xFF;
        return 0;
}

超出数据宽度赋值

上面的赋值都是在基本类型的数据宽度之内，那么如果超出数据宽度会如何？

修改赋值的内容为0x123456789

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
        char a=0x123456789;
        short b=0x123456789;
        int c=0x123456789;
        long d=0x123456789;
        return 0;
}

然后再观察反汇编代码

不难发现，所有赋值语句全部都高位截断了，即高位的部分全部舍去，只赋值了数据的低位

有符号数和无符号数分析

整数类型分为有符号(signed)和无符号(unsigned)两种

默认就是有符号的类型

通过汇编观察有符号和无符号在内存中存储时是否有差别，这里以char 为例

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
        char signed a=0xFF;
        char unsigned b=0xFF;
        return 0;
}

我们发现无符号数和有符号数在内存存储中并无差别，再一次印证了我们前面所学的：计算机并不关心数据是有符号数还是无符号数，决定一个数据是有符号数还是无符号数的是使用数据的我们，同一个数据使用不同的方式来解析

了解了有符号数和无符号数的本质后，再来谈谈有符号数和无符号数的注意事项

有符号数和无符号数注意场景

• 类型转换
• 比较大小
• 数学运算

比较大小

同为有符号数时

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
        char a=0xFF;
        char b=1;
        if(a>b){
                printf("a>b\n");
        }else if(a<b){
                printf("a<b\n");
        }else{
                printf("a=b\n");
        }
        return 0;
}

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
        char unsigned a=0xFF;
        char unsigned b=1;
        if(a>b){
                printf("a>b\n");
        }else if(a<b){
                printf("a<b\n");
        }else{
                printf("a=b\n");
        }
        return 0;
}

汇编比较大小

看到这里，可能就会产生疑问，既然在内存中数据的存储是一样的，那么如何进行比较呢？

char的比较

我们可以看到：
比较有符号数

char a=0xFF;
char b=1;
if(a>b){
        printf("a>b\n");
}

比较无符号数

char unsigned a=0xFF;
char unsigned b=1;
if(a>b){
        printf("a>b\n");
}

我们发现这里的使用的jcc语句都是jle：jump less equal 小于等于才跳转(有符号数），和我们的a>b正好相反

但是我们会发现在有符号数那里使用了movsx指令，该指令为汇编语言数据传送指令MOV的变体。带符号扩展，并传送。

即它会将char从原本的byte扩展到dword，这样一来数据长度被扩展以后，自然就可以使用同一个jle指令来进行比较

int的比较

前面char的比较是通过数据宽度的扩展来实现比较的，那么当使用int时，无法扩展符号的数据宽度时，如何比较?

将上面的char改为int后再次观察反汇编代码

比较有符号数

int a=0xFF;
int b=1;
if(a>b){
        printf("a>b\n");
}

比较无符号数

int unsigned a=0xFF;
int unsigned b=1;
if(a>b){
        printf("a>b\n");
}

差别

我们可以发现，同样是比较，比较无符号数和有符号数时，分别对应两个不同的jcc语句

浮点类型

C语言的浮点类型分为float和double

存储方式和规范

float和double在存储方式上都是遵从IEEE规范的

float的存储方式如下图所示：

double的存储方式如下图所示：

由于double的长度比较长，我们下面就用float作为例子，实际上，double不过是比float精度更高了，在将浮点数转化为存储到内存中的二进制的步骤几乎一致

转化步骤

将一个float型转化为内存存储格式的步骤为：

1. 先将这个实数的绝对值化为二进制格式
2. 将这个二进制格式实数的小数点左移或右移n位，直到小数点移动到第一个有效数字的右边
3. 从小数点右边第一位开始数出二十三位数字放入第22到第0位。 如果实数是正的，则在第31位放入“0”，否则放入“1”
4. 如果n是左移得到的，说明指数是正的，第30位放入“1”。如果n是右移得到的或n=0，则第30位放入“0”
5. 如果n是左移得到的，则将n减去1后化为二进制，并在左边加“0”补足七位，放入第29到第23位。
6. 如果n是右移得到的或n=0，则将n化为二进制后在左边加“0”补足七位，再各位求反，再放入第29到第23位

看起来很复杂QAQ，但结合下面的实例来看就还好(｡･∀･)ﾉﾞ

在转化步骤中的第一步，又分为整数部分的二进制化和小数部分的二进制化

十进制整数二进制化

采用除留余数法

比如将11转化成二进制数

11二进制表示为(从下往上)：1011

注意到只要除以后结果为0便结束了，任意整数不断除以2最终都会等于0，因此所有整数都可以用二进制来精确表示

十进制小数二进制化

采用乘二取整法

比如将0.9转化为二进制数

0.9二进制表示为(从上往下):110011……

很显然，上面的计算过程循环了，也就是说*2永远不可能消灭小数部分，这样算法将无限下去。很显然，并非所有的小数都可以用二进制精确表示，就和十进制里也无法精确表示出1/3一样

实例

8.25f

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
        float i=8.25f;
        return 0;
}

我们用反汇编查看8.25f

00401028   mov         dword ptr [ebp-4],41040000h

我们会发现8.25f的表现形式为41040000h，接下来我们就来研究这个41040000h是怎么来的

一步步按先前提到的转化步骤来：

实数的绝对值化为二进制格式

先处理整数部分8.25

整数部分8转化为二进制：1000(从下往上)

再处理小数部分8.25

0.25转化为二进制可表示为：01(从上往下)

于是8.25用二进制可表示为1000.01

填充尾数

接下来先填充尾数部分

先将二进制数转为用科学计数法表示

1000.01=1.00001*2的3次方 (小数点向左移动3位 指数为3)

1.00001*2

就是将小数点后面的23位填入尾数部分，我们这里小数部分恰好能够精确地转化为二进制数，于是剩下的部分用0填充即可

如果是前面的0.9转化为的0.110011……=1.1100……*2的-1次方

则是截取小数点后面的23位填入1100……

此时尾部部分已经填充完毕，再填充符号位

填充符号位
符号位就简单多了，正数填充0，负数填充1即可

这里我们的8.5f是正数，填0结束

填充指数部分

指数部分的最高位填充看前面是前面将二进制数科学计数法化时，是进行了左移还是右移，左移填1，右移填0

前面我们得到了8.5f的转化:

1000.01=1.00001*2的3次方 (小数点向左移动3位 指数为3)

很明显我们的是左移，因此，最高位填写1

剩下的部分则是用指数减去1后二进制化填充即可

8.5f的指数为3，3-1=2

2的二进制为10

所以指数部分应该为：

10000010

于是整个填充完成

总共为0100 0001 0000 0100 0000 0000 0000 0000

转化为十六进制为4 1 0 4 0 0 0 0 0

和我们前面用汇编看到的结果一致

-8.25f

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
        float i=-8.25f;
        return 0;
}

00401028   mov         dword ptr [ebp-4],0C1040000h

-8.25f和8.25f相差的只有符号位，于是将前面的8.25f的符号位改为1即可

也就是1100 0001 0000 0100 0000 0000 0000 0000

转为十六进制是 C 1 0 4 0 0 0 0

和前面反汇编看到的结果一致

0.25f

这次看个纯小数在内存中如何存储，依旧采取相同的套路

实数的绝对值化为二进制格式

0.25f转化为二进制：0.01

填充尾数

科学计数法表示：0.01=1.0*2的-2次方 （小数点向右移动2位 指数为-2 ）

尾数填充0，1.0小数点后面全为0，于是尾数全部填0即可

填充符号位

0.25f是正数直接填充0即可

填充指数部分

科学计数法表示：0.01=1.0*2的-2次方 （小数点向右移动2位 指数为-2 ）

向右移动，指数部分最高位填0

指数为-2，-2-1=-3

将-3转化为二进制：-3的十六进制对应fd，fd转为二进制:1111 1101

我们发现-3转为二进制共有8位，但是指数部分总共也只有8位，其中最高位还用作表示是右移填充了0，于是只截取低7位填充进指数部分剩下的内容

于是整个填充完成

总共为0011 1110 1000 0000 0000 0000 0000 0000

转化为十六进制为3 e 8 0 0 0 0 0

接下来用反汇编验证一下：

得到的结果是一致的