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# 3.2. 基本数据类型

谈及计算机中的数据，我们会想到文本、图片、视频、语音、3D 模型等各种形式。尽管这些数据的组织形式各异，但它们都由各种基本数据类型构成。

基本数据类型是 CPU 可以直接进行运算的类型，在算法中直接被使用。它包括：

- 整数类型 `byte` , `short` , `int` , `long` ；
- 浮点数类型 `float` , `double` ，用于表示小数；
- 字符类型 `char` ，用于表示各种语言的字母、标点符号、甚至表情符号等；
- 布尔类型 `bool` ，用于表示“是”与“否”判断；

所有基本数据类型都以二进制的形式存储在计算机中。在计算机中，我们将 \(1\) 个二进制位称为 \(1\) 比特，并规定 \(1\) 字节（byte）由 \(8\) 比特（bits）组成。基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小，例如：

- 整数类型 `byte` 占用 \(1\) byte = \(8\) bits ，可以表示 \(2^{8}\) 个不同的数字；
- 整数类型 `int` 占用 \(4\) bytes = \(32\) bits ，可以表示 \(2^{32}\) 个数字；

下表列举了各种基本数据类型的占用空间、取值范围和默认值。此表格无需硬背，大致理解即可，需要时可以通过查表来回忆。

类型 | 符号 | 占用空间 | 最小值 | 最大值 | 默认值
--- | --- | --- | --- | --- | ---
整数 | `byte` | 1 byte | \(-2^7\) (\(-128\)) | \(2^7 - 1\) (\(127\)) | \(0\)
| `short` | 2 bytes | \(-2^{15}\) | \(2^{15} - 1\) | \(0\)
| `int` | 4 bytes | \(-2^{31}\) | \(2^{31} - 1\) | \(0\)
| `long` | 8 bytes | \(-2^{63}\) | \(2^{63} - 1\) | \(0\)
浮点数 | `float` | 4 bytes | \(1.175 \times 10^{-38}\) | \(3.403 \times 10^{38}\) | \(0.0 f\)
| `double` | 8 bytes | \(2.225 \times 10^{-308}\) | \(1.798 \times 10^{308}\) | \(0.0\)
字符 | `char` | 2 bytes / 1 byte | \(0\) | \(2^{16} - 1\) | \(0\)
布尔 | `bool` | 1 byte | \(\text{false}\) | \(\text{true}\) | \(\text{false}\)

Tip

字符的占用空间大小取决于编程语言采用的字符编码方法，详见「字符编码」章节。

现代计算机 CPU 通常将 1 字节作为最小寻址内存单元。因此，即使表示布尔量仅需 1 位（\(0\) 或 \(1\)），它在内存中通常被存储为 1 字节。

那么，基本数据类型与数据结构之间有什么联系与区别呢？我们知道，数据结构是在计算机中组织与存储数据的方式。它的主语是“结构”，而非“数据”。如果想要表示“一排数字”，我们自然会想到使用数组。这是因为数组的线性结构可以表示数字的相邻关系和顺序关系，但至于存储的内容是整数 `int` 、小数 `float` 、还是字符 `char` ，则与“数据结构”无关。

换句话说，基本数据类型提供了数据的“内容类型”，而数据结构提供了数据的“组织方式”。如以下代码所示，我们可以使用不同基本数据类型来初始化数组。

Java C++Python Go JavaScript TypeScript C C#Swift Zig Dart

    /* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
    int[] numbers = new int[5];
    float[] decimals = new float[5];
    char[] characters = new char[5];
    boolean[] booleans = new boolean[5];

    /* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
    int numbers[5];
    float decimals[5];
    char characters[5];
    bool booleans[5];

    # Python 的 list 可以自由存储各种基本数据类型和对象
    list = [0, 0.0, 'a', False]

    // 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」
    var numbers = [5]int{}
    var decimals = [5]float64{}
    var characters = [5]byte{}
    var booleans = [5]bool{}

    /* JavaScript 的数组可以自由存储各种基本数据类型和对象 */
    const array = [0, 0.0, 'a', false];

    /* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
    const numbers: number[] = [];
    const characters: string[] = [];
    const booleans: boolean[] = [];

    /* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
    int numbers[10];
    float decimals[10];
    char characters[10];
    bool booleans[10];

    /* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
    int[] numbers = new int[5];
    float[] decimals = new float[5];
    char[] characters = new char[5];
    bool[] booleans = new bool[5];

    /* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
    let numbers = Array(repeating: Int(), count: 5)
    let decimals = Array(repeating: Double(), count: 5)
    let characters = Array(repeating: Character("a"), count: 5)
    let booleans = Array(repeating: Bool(), count: 5)

    /* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
    List<int> numbers = List.filled(5, 0);
    List<double> decimals = List.filled(5, 0.0);
    List<String> characters = List.filled(5, 'a');
    List<bool> booleans = List.filled(5, false);

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