C語言資料類型詳解：整數、浮點數與字符存儲原理

理解資料在記憶體中的表示是C語言程式設計的基石。本文深入剖析整數、浮點數與字符類型的存儲機制、範圍差異及常見陷阱。

整數類型

整數無小數部分，以二進制補碼形式存儲。例如 7 在 8 位元組中為 00000111。關鍵點：

• int 通常佔 4 位元組（32 位系統），範圍 -2^31 ~ 2^31-1。
• 無符號整數 unsigned int 範圍 0 ~ 2^32-1，無負數，減法溢位環繞。
• 進制輸出：%d 十進制，%o 八進制，%x 十六進制，加 # 顯示前綴（0, 0x）。

int x = 100;
printf("dec=%d octal=%o hex=%x\n", x, x, x);       // 100 144 64
printf("dec=%d octal=%#o hex=%#x\n", x, x, x);     // 100 0144 0x64

整數溢位演示

int i = 2147483647;          // INT_MAX
unsigned int j = 4294967295; // UINT_MAX
printf("%d, %d, %d\n", i, i+1, i+2); // 2147483647, -2147483648, -2147483647
printf("%u, %u, %u\n", j, j+1, j+2); // 4294967295, 0, 1

有號溢位為未定義行為（實際多為環繞），無號溢位定義為模 2^n 環繞。

字符類型 char 的雙重身份

char 本質是 1 位元組整數（通常 8 位），用 ASCII 碼映射字符：

• char c = 'A'; 等價於 char c = 65;。
• 多字符常量 'ABCD' 將 4 個 ASCII 碼壓入 32 位整數，賦值給 char 時截取低 8 位（結果為 'D'）。

char grade = 'A';
char grade1 = 65;
char testChar = 'ABCD';
printf("%c, %c, %c\n", grade, grade1, testChar); // A A D

浮點數類型

• 表示範圍遠大於整數，但精度有限（float 約 7 位有效數字，double 約 15-16 位）。
• 浮點運算較整數慢，現代 CPU 常含專用 FPU 加速。
• 避免直接比較浮點數相等，應用誤差範圍判斷。

固定寬度整數類型 <inttypes.h>

使用 int16_t, int32_t 等跨平台類型，配合 PRId16 等格式宏輸出，增強可移植性。

#include <inttypes.h>
int16_t me16 = 4593;
printf("me16=%hd size=%zd\n", me16, sizeof(int16_t));