C语言数据类型与sizeof关键字

一、前言

大家好，欢迎来到C语言深度解析专栏—C语言关键字详解第三篇，在本篇中我们将会介绍C语言当中的数据类型，并由此引出C语言当中的另外一个重要的关键字 — sizeof .

第一篇：C语言 auto和register关键字

第二篇：全面了解C语言 static 关键字

二、数据类型

1、数据类型有哪些

C语言的数据类型包括基本类型（内置类型）、构造类型（自定义类型）、指针类型以及空类型

2、为什么要有数据类型

为什么要有内置类型

我们日常生活中会遇到各种各样的场景，而不同的场景需要不同数据来表示，比如我们聚餐的人数、天气的温度、海拔的高度等事情通常用整数来描述，而像人的身高、广播的频率、商品的价格则通常用小数表示，又比如我们的车牌号、楼栋的命名、服装的尺码则需要要用字母来表示；C语言作为第一门高级程序设计语言，为了能准确描述我们生活中各种各样的场景，就有了整形、浮点型、字符型这些内置类型。

为什么要有自定义类型

我们以自定义类型中的数组类型和结构体类型举例：
数组类型：我们生活中会碰到许多相同类型的集合，比如一个学校学生的学号，每一个学生的学号都是整形，那么为了表示所有学生的学号，就势必要定义几千个整形，显然，那样太麻烦了，于是就产生了数组类型，一个数组里面的每个元素的类型都是相同的，我们在定义一个学校学生的学号时，只需要定义一个有几千个元素大小的数组即可，而不必去慢慢定义一千个整形
结构体类型：我们生活中所要描述的对象常常是复杂数据类型的集合，拿人来说，一个人有姓名、性别、身高、体重、年龄等等，这些数据类型都是不同的，那么为了能够系统的描述一个人的属性，就产生了结构体类型，它把一个人不同类型的数据都集中到一个新的类型当中，使对象描述和使用更加方便。

3、如何看待数据类型

从前面的博客中我们知道，定义变量的本质是在内存中开辟一块空间，用来存放数据，而今天我们知道不同的变量是需要定义为不同的类型的，把二者结合起来，我们就不难得出：类型决定的是变量开辟空间的大小。
这时有两个疑问点，第一、为什么要根据类型来开辟空间，我们直接开辟一块空间，将内存整体使用不好吗？答案是：不好。

原因主要有两点：

1、在任何时刻，你的电脑都不是只在运行你目前所使用的那个程序，还有其他许多的程序也在同时运行，如果把整块都分配给了你目前运行的程序，其他程序就崩溃了。
2、即使把整块内存都分配给你，你也不能保证在任何时刻都对该内存块全部都用完，这样就会导致内存的浪费。
第二、我们使用部分内存，使用多少由什么决定的？答案是：是由你的场景决定，你的计算场景，决定了你使用什么类型的变量进行计算。你所使用的类型，决定了你开辟多少字节的空间大小。这也是为什么C语言要有这么多的数据类型，就是为了满足不同的计算场景。
最后，那么不同的数据类型到底在内存开辟多少空间呢？这就需要使用我们的关键字 – sizeof 来计算了。

三、sizeof – 计算不同类型变量开辟空间的大小

1、内置类型开辟的空间大小

`#include<stdio.h>
int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(char));       //1
    printf("%d\n", sizeof(short));      //2
    printf("%d\n", sizeof(int));        //4
    printf("%d\n", sizeof(long));       //4
    printf("%d\n", sizeof(long long));  //8
    printf("%d\n", sizeof(float));      //4
    printf("%d\n", sizeof(double));     //8
}`

2、自定义类型开辟的空间大小

数组大小

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr1[10] = { 0 };       //40
    char arr2[10] = { 0 };      //10
    long int arr3[10] = { 0 };  //40
    long long arr4[10] = { 0 }; //80
    float arr5[10] = { 0 };     //40
    double arr6[10] = { 0 };    //80
    printf("%d\n", sizeof(arr1));
    printf("%d\n", sizeof(arr2));
    printf("%d\n", sizeof(arr3));
    printf("%d\n", sizeof(arr4));
    printf("%d\n", sizeof(arr5));
    printf("%d\n", sizeof(arr6));
    return 0;
}

从上面的结果我们很容易得出：数组的大小 = 数组元素的类型乘以元素个数

其他自定义类型的大小

#include<stdio.h>
struct Test1{
    int a;
    char b;
    float c;
    double d;
};
union Test2{
    int m;
    char n;
};
enum Test3 {
    monday,
    tuesday,
    wednesday,
    thursday,
    frifay
};
int main()
{
    struct Test1 test1 = { 0 };
    union Test2 test2 = { 0 };
    enum Test3 test3;
    printf("%d\n", sizeof(test1));   //24
    printf("%d\n", sizeof(test2));   //4
    printf("%d\n", sizeof(test3));   //4
}

想必上面的结果与一些小伙伴心中的结果有所不同，确实，结构体、联合体、枚举这些自定义类型的大小和数组大小的求法是不相同的，其具体的求法涉及内存对齐、大小端、内存分配等相关知识，这些知识比较复杂，我会放在自定义类型详解模块中为大家讲解，现在大家不用去深究。

3、指针类型开辟的空间大小

大家可以看到，我们上面不管指针的类型是什么（整形、字符型、浮点型、数组型），指针的大小始终是四个字节或者八个字节（第一张图X86表示32位平台，结果为4，第二张图X64表示64位平台，结果为8），所以结论就是：指针在32位平台下是4个字节，在64位平台下是8个字节。（至于为什么是这样，这涉及到内存编址、地址线等相关知识，这一部分我会放在指针那里来详细讲解，现在大家只需要记住这个结论即可）
注：第二张图有警告是因为我的电脑是32位平台的，强制转成64位会发生大小不匹配的问题。

4、空类型开辟的空间大小

我们可以看到虽然这里编译器报错了，但它仍然打印出来了void的大小：0个字节
注：void类型的大小为0个字节，这仅仅是在visual studio这个编译器下运行的结果，但是，这个结果在不同的编环境下跑出来可能不同，就比如在Linux环境下，void类型的大小就为1，（由于水平的限制，这里暂时不能为大家演示）；而导致这两者之间有差异的根本原因是不同编译环境对C语言的支持程度不同。

四、对sizeof 的进一步理解

1、sizeof 为什么不是函数

从上面我们可以看到，我们可以用 sizeof(a) 和 sizeof(int) 求一个整形的大小，这种方式也是大家所熟悉的，但是我们发现直接用
sizeof a 也能求出a的大小，而不需要圆括号，所以说，sizeof 是关键字（操作符）但是不是函数，因为函数参数需要用 () 起来才能正常使用。
注：sizeof int 报错是因为 sizeof 和 int 都是关键字，而不能用一个关键字去求另一个关键字的大小

2、sizeof 的其他使用

这里我们定义了一个整型变量 a 和 指针变量 p ,以及数组 arr，可以看到 a 的大小为 4，arr 的大小为40，这些我们都理解，
那么剩下的sizeof § 、sizeof(&arr) 、sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) 是什么意思呢？下面为大家解释（涉及指针相关知识）

p 是一个指针变量，里面存放的是 a 的地址，arr数组名表示arr数组首元素的地址（记忆），&arr 表示取出整个数组的地址，相当于一个数组指针，所以sizeof§ 和 sizeof(&arr) 都是求的指针的大小，而在上面我们知道，指针在32位平台下是4个字节，所以这里结果为4。
最后，sizeof(arr) 求整个数组的大小，sizeof(arr[0]) 求第一个元素的大小，所以二者相除得到的是数组的元素个数10。
注：这里用sizeof(arr[0]) 来求一个数组元素的大小，而不是用arr[1] 、arr[2] 是因为我们不知道数组有几个元素，所以可能arr[1] 、arr[2] 根本不存在，但是只要定义了数组，那么arr[0] 就是一定是存在的，也就是说，这样做是为了安全。