探索C语言的数据类型：解密编程世界的核心秘密

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所属专栏：C语言学习
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1. 常量与变量

1.1 常量

(1) 常量的概念

常量顾名思义就是无法改变的量，比如一周有7天，一天有24小时，这些都是无法改变的量。

(2) 常量的分类

1. 整数常量:1，2，3，-1，-2等
2. 小数常量：小数在C语言中有两种表示形式，一种是直接表示如：1.1，1.3，3.14，200.2 还有一种便是科学表示法如2.1433×10²，用C语言表示就是2.1433e2或者2.1433E2。
3. 字符常量：因为字符在内存中是以ASCII码值存储，所以字符也是常量，如’a’,‘b’,’\n’,’\111’等。
4. 标识常量：也就是用宏定义的常量，它常常大写放在开头，语法形式也特别简单

#define 标识符号名 常量数据

#include <stdio.h>
#define MAX 10
//后续代码会将MAX替换为10
int main()
{
	int a = MAX;
	return 0;
}

5. 枚举常量：是由枚举类型代表的常量，这个会在之后的章节详细为大家讲解。

(3) 二进制，八进制，十六进制

• 二进制：二进制在计算领域应用广泛，它的数字每⼀位都是0~1的数字组成，并且满2进1。
• 八进制，与二进制类似，由数字0~7组成，并且满8进1。
• 十六进制，由0~9，a~f代表10~15组成，并且满16进1.

在C语言中，八进制是以0开头表示，十六进制以0x开头，输出占位符分别为%o,%x。

int main()
{
	int a = 0111;//八进制
	int b = 0x43a;//十六进制
	printf("八进制输出%o 十进制输出%d\n", a, a);
	printf("十六进制输出%x 十进制输出%d\n", b, b);
	return 0;
}

输出结果：

(4) 二进制与其他进制之间的转换

1. 二进制转十进制，按权重直接转换，假设二进制的1001，转换如图

2. 二进制转八进制，从右往左每三个二进制转换为一个八进制位，最后不够直接转为八进制。以二进制11010111为例

3. 二进制转十六进制与转八进制类似，从右往左每四个二进制转换为一个十六进制位，最后不够直接转为十六进制进制。以二进制11010111为例

4. 十进制转换为二进制，可以利用除法取余。如图为63转换为二进制的过程

1.2 变量

(1) 变量的概念

变量顾名思义就是不断改变的量，如我们的年龄，体重，身高等都可以称之为变量

(2) 变量的命名规则

在C语言中有一套严格的命名规则，如下

1. 变量名的开头必须是字母或下划线，不能是数字。
2. 变量名中的字母是区分大小写的。
3. 变量名绝对不可以是C语言关键字。
4. 变量名中不能有空格。这个可以这样理解：因为上面我们说过，变量名是字母、数字、下划线的组合，没有空格这一项。

(3) 局部变量和全局变量

​ 全局变量简单来说就是可以作用于全局的变量，在整个编程中都可以使用。而局部变量就是只能在特定区域使用的变量。

#include <stdio.h>
int a = 1;
//全局变量，任何地方都能使用
int main()
{
	int b = 2;
       //局部变量，只能在main函数中使用
	return 0;
}

(4) 局部优先原则

当局部变量和全局变量同名的时候，局部变量优先使⽤！

我们可以看看这段代码

#include <stdio.h>
int a = 1;//全局变量
int main()
{
	int a = 2;//局部变量
	printf("%d ", a);//输出什么?
	return 0;
}

输出结果：

2. 数据类型

2.1 介绍

在我们日常生活中我们描述物品可以描述它的形状，大小，颜色，气味……，但是对于计算机而言，存储的数据都是以二进制的形式，那么它又该区别这些数据呢？因此，C语言就为大家提供了丰富的数据类型，方便大家描述不同的数据，比如说描述整数的short，int……，描述字符的char，小数的float，double等等，而在数据类型主要分为两种：一种是系统自带的内置类型，另一种就是可以自定义的自定义类型，本章就重点围绕数据类型中的内置类型来为大家详细谈谈。

以下是常见的一些数据类型：

• 顾名思义整型是用来描述整数的，浮点型是用来描述小数的，具体细分与其表示的精度有关。
• 每次声明一个变量时都需要声明其类型。
• 其中因为字符在内存中存储是以ASCII码的形式，所以也算作整型。
• C99中还新增了一种数据类型用来表示**正(true)误(false)**的布尔类型(_Bool)，使用它必须包含头文件<stdbool.h>。

2.2 举例使用

#include<stdbool.h>
int main()
{
	char ch = 'a';//字符型
	int a = 1;//整形
	float b = 1.0f;//单精度浮点型
	double c = 2.1;//双精度浮点型
	bool m = false;//布尔类型
	return 0;
}

2.3 signed和unsigned

在C语⾔中使⽤ signed(有符号) 和 unsigned(无符号) 关键字修饰字符型和整型类型。signed表示被修饰的关键字有正负之分，unsigned表示被修饰的关键字无负数，其中当关键字不经修饰时默认为有符号类型。

int main()
{
	signed int a = 10;
	//等价于int a=10
	signed char ch = 'a';
	//等价于 char ch='a';
	unsigned  int m = 1;
	unsigned  char n = 'b';
	return 0;
}

• 在同一类型下，unsigned的表示范围更大，如果想知道为什么的同学可以看看——>数据在内存中的存储

2.4 强制类型转换

在C语言中，不同类型的值是无法相互赋值的，否则可能发生意料之外的结果。比如说：“浮点型的小数无法赋值给整型。”但是C语言中有一个操作符，能把变量从一种类型转换为另一种数据类型。这就是我们的强制类型转换操作符。

语法形式很简单，形式如下：

(类型) 数据

代码示例：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;//正确
	int b = 3.1;
	//b是整型，3.1是浮点型，错误
	int c = (int)3.1;//强制类型转换后正确
	printf("%d ", c);
	return 0;
}

2.5 数据类型的大小

(1) sizeof操作符

sizeof 是⼀个关键字，也是操作符，专⻔是⽤来计算sizeof的操作符数的类型⻓度的，单位是字节。sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可是变量或者表达式。

sizeof( 类型 )
sizeof 表达式

• sizeof 的操作数如果不是类型，是表达式或变量的时候，可以省略掉后边的括号的。
• sizeof 后边的表达式是不真实参与运算的，根据表达式的类型来得出⼤⼩。
• sizeof 的计算结果是 size_t 类型的。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	printf("%zd\n", sizeof(a));
	printf("%zd\n", sizeof a); //a是变量可以省略掉sizeof后边的()
	printf("%zd\n", sizeof(int));//类型不可以省略
	printf("%zd\n", sizeof(3 + 1));
	printf("%zd\n", sizeof 3 + 1);//表达式可以省略
	return 0;
}

• size_t的占位符为%zd，写成%d也是可以的

特别注意：

sizeof 运算符的返回值，C语⾔只规定是⽆符号整数，并没有规定具体的类型，⽽是留给系统⾃⼰去决定， sizeof 到底返回什么类型。不同的系统中，返回值的类型有可能是unsigned int ，也有可能是 unsigned long ，甚⾄是 unsigned long long ，对应的 printf() 占位符分别是 %u 、 %lu 和 %llu 。这样不利于程序的可移植性。C语⾔提供了⼀个解决⽅法，创造了⼀个类型别名 size_t ，⽤来统⼀表⽰ sizeof 的返回值类型。对应当前系统的 sizeof 的返回值类型，可能是 unsigned int ，也可能是unsigned long long 。

其中在VS2022 ×86 环境中是unsigned int

其中在VS2022 ×64 环境中是unsigned long long

(2) 计算大小

在我们知道sizeof的用法之后，我们就可以计算不能数据类型的大小,单位为字节(byte)。

#include <stdio.h>
int main()

{
	printf("%zd\n", sizeof(char));
	printf("%zd\n", sizeof(_Bool));
	printf("%zd\n", sizeof(short));
	printf("%zd\n", sizeof(int));
	printf("%zd\n", sizeof(long));
	printf("%zd\n", sizeof(long long));
	printf("%zd\n", sizeof(float));
	printf("%zd\n", sizeof(double));
	printf("%zd\n", sizeof(long double));
	return 0;
}

输出结果：

(3) 表达式不计算

#include <stdio.h>
int main()
{
	short s = 2;
	int b = 10;
	printf("%d\n", sizeof(s = b + 1));
	printf("s = %d\n", s);
	return 0;
}

• sizeof 在代码进⾏编译的时候，就根据表达式的类型确定了大小，⽽表达式的执⾏却要在程序运⾏期间才能执⾏，在编译期间已经将sizeof处理掉了，所以在运⾏期间就不会执⾏表达式。

2.6 数据类型的范围

因为不同的数据表示范围，整型短整型，整型，长整型…，浮点数分为单精度浮点型，双精度浮点型。为了方便大家熟练掌握每个数据类型的应用，下表展现了常见数据类型的范围

数据类型	大小(byte)	范围
char（signed char）	1	-128~127
unsigned char	1	0~255
short int（signed short int）	2	-32,768~32,767
unsigned short int	2	0~65,535
int（signed int）	4	-2,147,483,648~2,147,483,647（-231 ~ 231-1）
unsigned int	4	0~4,294,967,295
long int（signed long int）	4	-2,147,483,648~2,147,483,647（-231 ~ 231-1）
unsigned long int	4	0~4,294,967,295
float	4	-3.4x10-38 ~ 3.4x1038
double	8	-1.7x10-308 ~ 1.7x10308

3. 基本运算符

3.1 赋值

在变量创建的时候给⼀个初始值叫初始化，在变量创建好后，再给⼀个值，这叫赋值。而=就是一种简单赋值运算符

int main()
{
	int a = 1;//给a赋值为1
         int t = m=1;//C语言可以这样连续赋值
	char b = 'a';//为b赋值字符a
	float c = 1.0f;//1.0为double类型
	//加f转换为float型
	return 0;
}

3.2 加(+)减(-)乘(*)

C语言中的加减乘与数学中的加减乘类似，直接类比使用就行。

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 1 + 2;//加法
	int m = 1 - 2;//减法
	int n = 1 * 2;//乘法
	printf("1+2=%d\n1-2=%d\n1*2=%d\n", c, m, n);
	return 0;
}

输出结果：

3.3 除号(/)和取模(%)

除号的两端如果是整数，执⾏的是整数除法，得到的结果也是整数(舍去余数)。

如果两端有一个是小数，执行的小数除法，得到小数。

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 1 / 2;
	double d = 1.0 / 2;
	printf("%d %lf\n", c, d);
	return 0;
}

输出结果：

运算符 % 表⽰求模运算，即返回两个整数相除的余值。这个运算符只能⽤于整数，不能⽤于浮点数。

负数求模的规则是，结果的正负号由第⼀个运算数的正负号决定。

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int m = 1 % 2;
	int n = -1 % 2;//负数在前
	int t = 1 % 2;//负数在后
	printf("%d %d %d\n",m,n,t);
	return 0;
}

输出结果：

3.4 自增与自减

++是⼀种⾃增的操作符，⼜分为前置++和后置++，–是⼀种⾃减的操作符，也分为前置–和后置–。

int main()
{
	int a = 1;
	a++;
	printf("a=%d\n", a);
	++a;
	printf("a=%d\n", a);
	a--;
	printf("a=%d\n", a);
	--a;
	printf("a=%d\n", a);
	return 0;
}

• 前置与后置a++都相当于a=a+1，前置与后置–都相当于a=a-1

那前置与后置之间有什么区别呢·？请看下面这段代码。

int main()
{
	int a = 1;
	int b = a++;//后置++
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	int c = ++a;//前置++
	printf("a=%d c=%d\n", a, c);
	int m = a--;//后置
	printf("a=%d m=%d\n", a, m);
	int n = --a;//前置--
	printf("a=%d n=%d\n", a, n);
	return 0;
}

通过上述代码，我们可以总结以下结论：

1. 前置++，–，先执行++或–，然后对等式左边进行赋值
2. 后置++，–，恰好相反，先对等式左边进行赋值，然后再++或–