C语言标准：对象、类型、常量、字面量

本文中的某些关于C语言的内容与C++并不完全一致，请注意区分。

对象（Object）

对象指数据存储的区域。并不是只有C++中的 class 才被称为对象，例如：

1
2
3
int a; // a 是一个对象
int* b; // b 是一个对象
int c[6]; // c 是一个对象

C语言中其实没有变量的说法，通常说的变量准确地来说其实是对象，当然在不是很严肃的场合成为变量也无伤大雅，这里较真一下。

类型（Type）

类型决定了如何解释对象或表达式结果的值的含义。

这里先列出C语言的基本类型（方便起见，省略了几乎没人用的_Complex和_Imaginary）：

  • void
  • char
  • 标准有符号整数类型（Standard signed integer type）：signed char，short int，int，long int，long long int（C99）
  • 标准无符号整数类型（Standard unsigned integer type）：_Bool（C99），unsigned char，unsigned short int，unsigned int，unsigned long int，unsigned long long int（C99）
  • 标准有/无符号整数类型统称标准整数类型（Standard integer type）
  • 扩展有符号整数类型（Extended signed integer type）和扩展无符号整数类型（Extended unsigned integer type），统称扩展整数类型（Extended integer type），这是由实现定义的，这里不再展开说明
  • 标准+扩展有符号整数类型统称有符号整数类型（Signed integer type），标准+扩展无符号整数类型统称无符号整数类型（Unsigned integer type）
  • char+有/无符号符号类型+枚举类型统称整数类型（Integer type）。
  • char+signed char+unsigned char统称字符类型（Character type）。
  • 浮点类型/实数浮点类型（Floating type / Real floating type）：float，double，long double

需要注意的地方：

  1. 虽然被称为字符类型，但char不仅仅能用来表示字符，它也可以和其他整数类型一样用来表示整数。

  2. char可能是有符号，也可能是无符号，这由实现决定。但无论实现选择char是有符号，它和signed char依然是不同的类型，反之亦然。

  3. 对于short int、int、long int、long long int，类型指定符中的signed和int可以省略，例如：int = signed int = signed，unsigned int = unsigned，short = signed short = short int，等等。而且顺序可以任意打乱，比如说unsigned long long int = long int long unsigned。

  4. char、unsigned char、signed char的大小保证为1字节（严谨地说C语言中的“字节”不一定是8位的，不过一般也见不到不是8位的实现……）。其他类型大小由实现定义，满足 char <= short <= int <= long <= long long。

    常量（Constant）和字面量（Literal）

C语言有整数常量、浮点常量、枚举常量和字符常量，以及字符串字面量和复合字面量（C99）。

整数常量和浮点常量

1
2
42 // 整数常量，类型为int
2.33 // 浮点常量，类型为double

需要注意的是整数和浮点常量不包含其左侧的正负号。

举例来说的话，假设int和long所能表示的最大值为2^31-1，long long所能表示的最大值为2^63-1，那么：

1
2
3
4
2147483647 // 类型为 int
2147483648 // 类型为 long long
0x7FFFFFFF // 类型为 int
0x80000000 // 类型为 unsigned int

浮点常量的类型就简单多了，无后缀的情况为double，后缀为f或F则为float，后缀为l或L则为long double。

枚举常量

1
2
enum RGB {R, G, B};
R // 枚举常量，类型为int

枚举常量的类型是 int，而非 enum RGB。

字符常量

1
2
3
4
5
'X' // 字符常量，类型为int
'XY' // 多字符常量，类型为int
L'X' // 宽字符常量，类型为wchat_t
u'X' // 16位宽字符常量，类型为char16_t（C11）
U'X' // 32位宽字符常量，类型为char32_t（C11）

不加前缀的字符常量的类型是 int，而非 char。

字符串字面量和复合字面量

1
2
3
4
5
6
7
8
"Test" // 字符串字面量，类型为char[5]
L"Test" // 宽字符串字面量，类型为wchat_t[5]
u8"Test" // UTF-8字符串字面量，类型为char[5]（C11）
u"Test" // 16位宽字符串字面量，类型为char16_t[5]（C11）
U"Test" // 32位宽字符串字面量，类型为char32_t[5]（C11）

struct X { int a, b, c; };
(struct X){1, 2, 3} // 复合字面量，类型为struct X

虽然字符串字面量的类型中没有const，但它实际上是不能修改的（导致UB）；但类型中没有const的复合字面量是可以修改的。