章節核心內容
第 3 章深入探討 C 語言數據在內存中的表示方式、基本類型細節、類型轉換規則及結構體/聯合體對齊機制。
1. 整數表示
- 補碼表示有符號整數：最高位為符號位，負數 = 反碼 + 1
INT_MIN = -2^(N-1)，INT_MAX = 2^(N-1)-1（N 為值位數）- 無符號類型範圍：0 到 2^N-1
- 溢出行為：無符號按模 2^N 環繞；有符號溢出是未定義行為（UB）
2. 浮點數（IEEE 754）
float：1 符號位 + 8 指數位 + 23 尾數位（單精度）double：1 + 11 + 52（雙精度）- 特殊值：±0、非規格化數、±∞、NaN
- 精度限制：
float 約 7 位十進制有效數字，double 約 15 位
3. 字符類型
char 有符號性由實現定義（可為 signed/unsigned）- 字符字面量
'a' 類型為 int（C89/C99），C++ 中為 char
- 多字節字符與寬字符（
wchar_t）支持國際化
4. 類型轉換
- 整型提升：
char/short → int（或 unsigned int）
- 常見算術轉換：雙操作數轉為同一類型，等級高者為準
- 賦值轉換：右值隱式轉換為左值類型，可能丟失精度/截斷
- 強制轉換：
(type)expr，指針轉換需謹慎（對齊、嚴格別名規則）
5. 結構體與內存對齊
- 成員按聲明順序分配，地址遞增
- 編譯器插入填充字節（padding）滿足對齊要求（通常為類型大小的倍數）
sizeof(struct) 為最大對齊數的倍數（尾部填充）- 位域：節省空間但不可取地址，跨平台佈局不可移植
6. 聯合體
- 所有成員共享同一起始地址，大小 = 最大成員大小（對齊後）
- 同一時刻只能存儲一個成員值，讀取非寫入成員行為視實現定義
- 常用：類型雙關、協議數據解析、節省內存
重點掌握
- 有符號溢出是 UB，不可依賴環繞行為
- 浮點數比較需用 epsilon：
fabs(a-b) < 1e-6
- 結構體對齊影響內存佈局與網絡/文件序列化
- 聯合體類型雙關違反嚴格別名規則，現代 C 建議用
memcpy
