C语言中整数类型及其类型转换

1.数据的存储和排列

 是的，在C语言中，整数类型通常以补码（two's complement）形式存储在内存中。这是因为补码表示法在处理有符号整数的加减运算上更为简便和高效。

 

2.有符号数和无符号数之间的转换

在C语言中，有符号数和无符号数之间的转换可以通过类型转换（type casting）实现。需要注意的是，这种转换会影响数值的解释。

有符号数转无符号数

将有符号数转换为无符号数时，二进制表示保持不变，但解释方式不同。

#include <stdio.h>int main(){int signed_num = -1;unsigned int unsigned_num = (unsigned int)signed_num; // 0xFFFFFFFFprintf("signed_num = %d, unsigned_num = %u\n", signed_num, unsigned_num);return 0;
} 

输出结果：

 

有符号数转无符号数在内存中的解释：

变量名	内存地址	二进制表示	解释
signed_num	0x7fffeeaee10	11111111 11111111 11111111 11111111	-1 (有符号数)
unsigned_num	0x7fffeeaee14	11111111 11111111 11111111 11111111	4294967295 (无符号数)

 可以看到二进制表示保持不变，只是改变了解释方式。

无符号数转有符号数

将无符号数转换为有符号数时，同样二进制表示保持不变，但解释方式不同。

#include <stdio.h>int main(){unsigned int unsigned_num = 4294967295; // 0xFFFFFFFFint signed_num = (int)unsigned_num; // -1printf("unsigned_num = %u, signed_num = %d\n", unsigned_num, signed_num);return 0;
} 

 输出结果：

 

无符号数转有符号数在内存中的解释：

变量名	内存地址	二进制表示	解释
unsigned_num	0x7fffeeaee18	11111111 11111111 11111111 11111111	4294967295 (无符号数)
signed_num	0x7fffeeaee1c	11111111 11111111 11111111 11111111	-1 (有符号数)

 可以看到二进制表示保持不变，只是改变了解释方式。

3.不同字长整数之间的转换

 

在C语言中，不同字长的整数之间的转换主要涉及位宽扩展和截断操作。

从小字长向大字长扩展

对于有符号数，可以通过符号扩展实现扩展；对于无符号数，可以通过零扩展实现扩展。

#include <stdio.h>int main(){char small_num = -1;int large_num = (int)small_num; // 符号扩展，小数到大数printf("small_num = %d, large_num = %d\n", small_num, large_num);unsigned char usmall_num = 255;unsigned int ularge_num = (unsigned int)usmall_num; // 零扩展printf("usmall_num = %u, ularge_num = %u\n", usmall_num, ularge_num);return 0;
} 

输出结果： 

 

从小字长向大字长扩展在内存中的解释：

变量名	内存地址	二进制表示	解释
small_num	0x7fffeeaee20	11111111	-1 (8位有符号数)
large_num	0x7fffeeaee24	11111111 11111111 11111111 11111111	-1 (32位有符号数)

变量名	内存地址	二进制表示	解释
usmall_num	0x7fffeeaee28	11111111	255 (8位无符号数)
ularge_num	0x7fffeeaee2c	00000000 00000000 00000000 11111111	255 (32位无符号数)

 对于有符号数，从小字长向大字长可以通过符号扩展实现扩展；

从大字长向小字长截断

当将大字长整数转换为小字长整数时，高位会被截断，只保留低位。

#include <stdio.h>int main(){int large_num = 257; // 0x00000101char small_num = (char)large_num; // 0x01printf("large_num = %d, small_num = %d\n", large_num, small_num);unsigned int ularge_num = 65537; // 0x00010001unsigned char usmall_num = (unsigned char)ularge_num; // 0x01printf("ularge_num = %u, usmall_num = %u\n", ularge_num, usmall_num);return 0;
} 

 输出结果：

 大字长到小字长整数之间的转换在内存中的解释：

数据类型	变量名	值	内存地址示例	二进制表示	解释
int	large_num	257	0x7010	00000000 00000000 00000001 00000001	257
char	small_num	1	0x7000	00000001	1（截断）
unsigned int	ularge_num	65537	0x7014	00000000 00000001 00000000 00000001	65537
unsigned char	usmall_num	1	0x7008	00000001	1（截断）

可以看到 大字长到小字长整数之间的转换在是直接截去多余的高位，只保留对应得低位。