仅作为本人学习《深入 C 语言和程序运行原理》的学习笔记，原课程链接：极客时间《深入 C 语言和程序运行原理》——于航

该讲原作者主要讲述的问题是：一个 C 程序的各种语法结构，是如何映射到机器能识别的指令上的。

C语言中的量值与数据

量值可以被粗略分为变量和常量，变量是指在整个程序生命周期中能被多次改变的量；而常量一经定义就无法修改。

变量

变量主要包括三部分信息，即变量对应的名称、所表示的数据的具体类型，以及当前数据值，如下面这个例子，int 为数据类型，x 为变量名称，10 为变量当前值。
int x = 10

C 语言提供了很多关键字，可以用来指定变量的类型，这些类型均以字节为单位，表示变量可容纳数据的最大宽度。例如，char 类型的数据占 1 个字节的空间，short 占用 2 个字节空间等等。

除了常见的数据类型关键字外，C90 与 C99 标准还提供了 void（空类型）、_Bool（布尔型）、_Complex（复数类型）等类型的关键字。

这里专门提一下 int 类型，C 语言函数返回值的默认类型就是 int，C 标准中规定， int 类型的大小为执行环境架构体系所建议的自然大小，之所以这样规定，是因为硬件体系能够以最高效率对这种大小的数据进行处理。正是因为这一点，不同硬件体系，其 C 变量的类型所占字节可能会存在不同。（例如 C51 中，int 类型所占空间为 2 个字节）

常量

在 C 语言中，通过内联方式直接写到源代码中的字面值一般被称为“常量”。比如 char *tmp = "abc"; ，这个tmp就是一个常量。常量在定义后就无法被修改，它们在被拷贝并赋值给相应的变量后便结束了使命。

const 修饰的的变量也是常量吗？上面所说的常量是常量表达式，在程序编译时就能被求值，而 const 修饰的只读变量，只有在程序运行时才能知晓它的值。编译器通常不会对只读变量进行内联处理，所以const 变量不符合常量表达式的特征。

数据的存储形式

在编程时，我们能直观地看到变量和常量是如何定义、变化，但程序一旦编译后被运行，数据的变化我们就不得而知。

对于绝大多数计算器来说，其内部使用补码的格式来存放有符号整数，使用直接的二进制位格式来存放无符号整数，使用 IEEE-754 标准编码格式来存放浮点数（小数）。但是，计算机不会自己区分数据的符号性，而是需要通过计算机指令来进行操作。

二进制

无符号整数在计算机中直接用对应的二进制存储，这个很好理解，因为无需考虑符号位，所以有多少个位，就能表示对应大小的整数。

无符号整数常用于表示地址、索引等正整数，它们可以是8位、16位、32位、64位甚至更多。8个二进制表示的正整数其取值范围是0~255(0~2⁸-1)，16位二进制位表示的正整数其取值范围是0~65535(0~2¹⁶-1)，32位二进制位表示的正整数其取值范围是0~2³²-1。

补码

使用补码来存储有符号整数，CPU 在处理有符号数加减运算时，不需要因为符号的不同而采用多个底层加法电路，这样可以减轻电路设计的负担，甚至还能缩小 CPU 的物理尺寸。

原文提到了一些补码的计算，我这里就直接不记录了（暂时不想关心这些😁）。

计算机不会区分数据的符号性，符号性的差异仅由计算机指令如何使用数据而定。比如 C 语言在对某类型变量进行强制类型转换时，其底层的数据并不会发生实质的变化，而仅是程序对如何解读这部分数据的方式发生了变化。比如下面这个例子：

char x = -10;
unsigned char y = (unsigned char)x;
printf("%d\n", y); // 输出值为246

强转后，y的底层数据依然和x相同（都是1111 0110），只是因为数据类型改变了，所以表示的值也不同。C 语言变量类型的隐式转换也遵循这一规律。

IEEE-754

大多数计算器体系会选择使用 IEEE-754 标准作为浮点数的编码格式，这个标准解决了浮点数在硬件实现上的很多问题，使其更具可移植性。

图片来源：课程原文

和整数一样，C 语言在处理浮点数的类型转换时，不会对底层存放的浮点数据进行改动，而只是改变其解释方式。

数据的存储位置

在 C 语言中，定义在不同位置的变量，可以被划分为局部变量和全局变量。如果加上 static 关键字，还可以将变量标记为静态变量，用来延长变量的生命周期，同时可以限定其可见范围为当前文件。通过添加 register 关键字，还可以将变量值存放到寄存器中，以提升其读写性能。

上面提到的不同种类的变量，其存放位置都是各不相同的，

图片来源：课程原文

.data 和 .bss 我好像上学时接触过，不过现在不太清楚它们到底指什么，课程原文说后面会介绍，所以这里我也就不展开记录了。