为什么需要定义数据类型？？？

• 2019 年 10 月 6 日
• 笔记

变量和数据类型难舍难分，思考了好久，得出下面这个结论：

变量是内存中的一个存储区域。而数据类型的定义决定了这块存储区域的大小。【变量与数据类型的关系】

为什么需要定义变量存储区域的大小？

以结果为导向来分析：

Java的整数类型分为4种：byte，short，int，long。

四种的区别在于占用的存储空间不一样。

byte占用1个字节，short占用2个字节，int占用4个字节，而long占用8个字节。

什么是字节？

字节是一种存储单位的度量。1个字节等于8位。

什么是位呢？

位可以理解为计算机的最小单位：0或者是1。也就是是说1个字节是8个0和1的排列组合：

比如说：00000000,00000001,00000011,……11111111。

那么在这种情况下1个字节可以表示多大的数呢？

00000000转换为十进制依然是0,11111111转换为十进制是255。

转换工具：https://tool.lu/hexconvert/

也就是说，一个字节最大可以表示255而最小1可以表示0。

这是无符号位的情况，如果8位表示正数和负数，那么8位可以表示的范围是多大呢？

通常情况下，用第一位来表示正负【0为正，1为负】，这样算下来8位可以表示的范围是-127到+127。

历史长河中，补码登场

上述引入符号位的8位二进制数可以理解为原码。对于正数来说，原码就是补码，而对于负数来说，保留符号位，其他原码按位取反加1所得即为补码。补码的出现使得加减法只有加法，简化了计算结构，提高运算速度。

那么8位的情况下，用补码来衡量，可以表达的范围是-128–127。

为什么是-128？？？（按照补码计算）

10000001到11111111表示的范围是1到127，01111110到00000001表示的范围是-1到-127。

而00000000属于负数，按位取反加1的结果是10000000表示的数值是-128，但是00000000是负数。

所以8位二进制数在计算机里存储的范围是-128–127。

回到刚刚字节的问题，1字节等于8位而八位可以表示-128–127。这是byte类型的表示范围。

那如果我想用计算机计算1000加上1000，byte明显是不可用的。因为byte表示不了1000这个数值。

而short类型的存储空间为2个字节，也就是16位。对于short数据类型来说，能表示多大的数呢？

根据8位的表示范围推算：– 2的15次方到2的15次方-1=={-32768–32767}

以此类推，int为4个字节，long为8个字节，能表示的数更大。

Java通过定义变量的类型来规定变量的内存空间大小，通过阶梯式的定义，既有满足小数值运行的byte类型，也有支持大数值运算的long类型。这样不仅满足运算的最大支持（long），同时也能节省系统内存资源（byte）。

总结：数据类型的区分是一种系统资源分配优化的方案。