Basic data types

基本数据类型是 CPU 可以直接进行运算的类型，主要包括以下几种。

• 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。

基本数据类型以二进制的形式存储在计算机中。一个二进制位即为 $1$ 比特。在绝大多数现代操作系统中，$1$ 字节（byte）由 $8$ 比特（bit）组成。

• bit（比特，b）

  • 最小的存储单位，只能表示 0 或 1。

  • 就像一个开关：开=1，关=0。

• byte（字节，B）

  • 常用的基本存储单位，1 byte = 8 bit。

  • 一个字节可以表示 $2^8=256$ 种状态（0–255）。

  • 比如 ASCII 编码里，一个字母（如 “A”）通常用 1 个字节存储。

• 1 B = 8 b

• 1 KB = 1024 B ≈ $10^3$ B

• 1 MB = 1024 KB ≈ $10^6$ B

• 1 GB = 1024 MB ≈ $10^9$ B

• 1 TB = 1024 GB ≈ $10^{12}$ B

基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小。下面以 Java 为例。

• 整数类型 byte 占用 $1$ 字节 = $8$ 比特 ，可以表示 $2^8$ 个数字。
• 整数类型 int 占用 $4$ 字节 = $32$ 比特 ，可以表示 $2^{32}$ 个数字。

下表列举了 Java 中各种基本数据类型的占用空间、取值范围和默认值。此表格无须死记硬背，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 字节	$-2^7$ ($-128$)	$2^7-1$ ($127$)	$0$
	short	2 字节	$-2^{15}$	$2^{15}-1$	$0$
	int	4 字节	$-2^{31}$	$2^{31}-1$	$0$
	long	8 字节	$-2^{63}$	$2^{63}-1$	$0$
浮点数	float	4 字节	$1.175\times 10^{-38}$	$3.403\times 10^{38}$	$0.0\text{f}$
	double	8 字节	$2.225\times 10^{-308}$	$1.798\times 10^{308}$	$0.0$
字符	char	2 字节	$0$	$2^{16}-1$	$0$
布尔	bool	1 字节	$\text{false}$	$\text{true}$	$\text{false}$

• 在 Python 中，整数类型 int 可以是任意大小，只受限于可用内存；浮点数 float 是双精度 64 位；没有 char 类型，单个字符实际上是长度为 1 的字符串 str 。
• C 和 C++ 未明确规定基本数据类型的大小，而因实现和平台各异。上表遵循 LP64 数据模型，其用于包括 Linux 和 macOS 在内的 Unix 64 位操作系统。
• 字符 char 的大小在 C 和 C++ 中为 1 字节，在大多数编程语言中取决于特定的字符编码方法，详见“字符编码”章节。
• 即使表示布尔量仅需 1 位（$0$ 或 $1$），它在内存中通常也存储为 1 字节。这是因为现代计算机 CPU 通常将 1 字节作为最小寻址内存单元。

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”。