C语言数据类型和变量
目录
1.数据类型介绍
C语言提供了丰富的数据类型来描述生活中的各种数据。
使用整型类型来描述整数,使用字符类型来描述字符,使用浮点型类型来描述小数。
所谓“类型”,就是相似的数据所拥有的共同特征,编译器只有知道了数据的类型,才知道怎么操作
数据。
下面盘点一下C语言提供的各种数据类型:
1.1字符型
char //character
[signed] char //有符号的
unsigned char //无符号的
1.2整形
//短整型
short [int]
[signed] short [int]
unsigned short [int]
//整型
int
[signed] int
unsigned int
//长整型
long [int]
[signed] long [int]
unsigned long [int]
//更长的整型
//C99中引入
long long [int]
[signed] long long [int]
unsigned long long [int]
1.3浮点型
float
double
long double
1.4布尔类型
C 语言原来并没有为布尔值单独设置一个类型,而是使用整数0 表示假,非零值表示真。
在C99 中也引入了布尔类型,是专门表示真假的。
_Bool
布尔类型的使用得包含头文件<stdbool.h>
布尔类型变量的取值是: true 或者false
#define bool _Bool
#define false 0
#define true 1
代码演示
_Bool flag = true;
if (flag)
printf("i like C\n");
1.5各种数据类型长度
每一种数据类型都有自己的长度,使用不同的数据类型,能够创建出长度不同的变量,变量长度的不同,存储的数据范围就有所差异。
1.5.1sizeof操作符
sizeof 是一个关键字,也是操作符,专门是用来计算sizeof的操作符数的类型长度的,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。
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 。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
printf("%zd\n", sizeof(a));
printf("%zd\n", sizeof a);//a是变量的名字,可以省略掉sizeof后边的()
printf("%zd\n", sizeof(int));
printf("%zd\n", sizeof(3 + 3.5));
return 0;
}
1.5.2数据类型长度
#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;
}
输出结果为
1
1
2
4
4
8
4
8
8
1.5.3 sizeof中表达式不计算
#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,类型的常用,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了。
2. signed 和 unsigned
C 语言使用 signed 和unsigned 关键字修饰 字符型和整型 类型的。
signed 关键字,表示一个类型带有正负号,包含负值;
unsigned 关键字,表示该类型不带有正负号,只能表示零和正整数。
对于int 类型,默认是带有正负号的,也就是说int 等同于signed int 。
由于这是默认情况,关键字signed 一般都省略不写,但是写了也不算错
signed int a;
// 等同于int a
int 类型也可以不带正负号,只表示非负整数。这时就必须使用关键字unsigned 声明变量
unsigned int a;
整数变量声明为unsigned 的好处是,同样长度的内存能够表示的最大整数值,增大了一倍。
比如,16位的signed short int 的取值范围是:-32768~32767,最大是32767;而
unsigned short int 的取值范围是:0~65535,最大值增大到了65,535。32位的signed
int 的取值范围可以参看limits.h 中给出的定义。
注意,C 语言规定char 类型默认是否带有正负号,由当前系统决定。
这就是说, char 不等同于signed char ,它有可能是signed char ,也有可能是
unsigned char 。
这一点与int 不同, int 就是等同于signed int 。
3.数据类型的取值范围
上述的数据类型很多,尤其数整型类型就有short、int、long、long long 四种,为什么呢?
其实每一种数据类型有自己的取值范围,也就是存储的数值的最大值和最小值的区间,有了丰富的类
型,我们就可以在适当的场景下去选择适合的类型。如果要查看当前系统上不同数据类型的极限值:
limits.h 文件中说明了整型类型的取值范围。
float.h 这个头文件中说明浮点型类型的取值范围。
为了代码的可移植性,需要知道某种整数类型的极限值时,应该尽量使用这些常量。
• SCHAR_MIN , SCHAR_MAX :signed char 的最小值和最大值。
• SHRT_MIN , SHRT_MAX :short 的最小值和最大值。
• INT_MIN , INT_MAX :int 的最小值和最大值。
• LONG_MIN , LONG_MAX :long 的最小值和最大值。
• LLONG_MIN , LLONG_MAX :long long 的最小值和最大值。
• UCHAR_MAX :unsigned char 的最大值。
• USHRT_MAX :unsigned short 的最大值。
• UINT_MAX :unsigned int 的最大值。
• ULONG_MAX :unsigned long 的最大值。
• ULLONG_MAX :unsigned long long 的最大值。
4.变量
4.1变量的创建
了解清楚了类型,我们使用类型做什么呢?类型是用来创建变量的。
什么是变量呢?C语言中把经常变化的值称为变量,不变的值称为常量。
变量创建的语法形式是这样的:
data_type name;
| |
| |
数据类型 变量名
int age; //整型变量
char ch; //字符变量
double weight; //浮点型变量
变量在创建的时候就给一个初始值,就叫初始化。
int age = 18;
char ch = 'w';
double weight = 48.0;
unsigned int height = 100;
4.2变量的分类
- 全局变量:在大括号外部定义的变量就是全局变量。全局变量的使用范围更广,整个工程中想使用,都是有办法使用的。
- 局部变量:在大括号内部定义的变量就是局部变量。局部变量的使用范围是比较局限,只能在自己所在的局部范围内使用的。
#include <stdio.h>
int global = 2023;//全局变量
int main()
{
int local = 2018;//局部变量
printf("%d\n", local);
printf("%d\n", global);
return 0;
}
如果局部和全局变量,名字相同呢?
#include <stdio.h>
int n = 1000;
int main()
{
int n = 10;
printf("%d\n" n);//打印的结果是多少呢?
return 0;
}
其实当局部变量和全局变量同名的时候,局部变量优先使用。
5. 算术操作符:+、-、*、/、%
在写代码时候,一定会涉及到计算。
C语言中为了方便运算,提供了一系列操作符,其中有一组操作符叫:算术操作符。分别是: + - *
/ % ,这些操作符都是双目操作符。
注:操作符也被叫做:运算符,是不同的翻译,意思是一样的。
5.1 + 和 -
+ 和- 用来完成加法和减法。
+ 和- 都是有2个操作数的,位于操作符两端的就是它们的操作数,这种操作符也叫双目操作符。
#include <stdio.h>
int main()
{
int x = 4 + 22;
int y = 61 - 23;
printf("%d\n", x);
printf("%d\n", y);
return 0;
}
5.2 *
运算符* 用来完成乘法
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 5;
printf("%d\n", num * num); // 输出 25
return 0;
}
5.3 /
运算符/ 用来完成除法。
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。
#include <stdio.h>
int main()
{
float x = 6 / 4;
int y = 6 / 4;
printf("%f\n", x); // 输出 1.000000
printf("%d\n", y); // 输出 1
return 0;
}
上面示例中,尽管变量x 的类型是float (浮点数),但是6 / 4 得到的结果是1.0 ,而不是
1.5 。原因就在于 C 语言里面的整数除法是整除,只会返回整数部分,丢弃小数部分。
如果希望得到浮点数的结果,两个运算数必须至少有一个浮点数,这时 C 语言就会进行浮点数除法。
#include <stdio.h>
int main()
{
float x = 6.0 / 4; // 或者写成 6 / 4.0
printf("%f\n", x); // 输出 1.500000
return 0;
}
上面示例中, 6.0 / 4 表示进行浮点数除法,得到的结果就是1.5
5.4 %
运算符% 表示求模(余)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。
#include <stdio.h>
int main()
{
int x = 6 % 4; // 2
return 0;
}
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。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%d\n", 11 % -5); // 1
printf("%d\n",-11 % -5); // -1
printf("%d\n",-11 % 5); // -1
return 0;
}
上面示例中,第一个运算数的正负号( 11 或-11 )决定了结果的正负号。
6. 赋值操作符:=和复合赋值
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。
int a = 100;//初始化
a = 200;//2 赋值,这里使用的就是赋值操作符
赋值操作符= 是一个随时可以给变量赋值的操作符。
6.1 连续赋值
int a = 3;
int b = 5;
int c = 0;
c = b = a+3;//连续赋值,从右向左依次赋值的
C语言虽然支持这种连续赋值,但是写出的代码不容易理解,建议还是拆开来写,这样方便观察代码的执行细节。
int a = 3;
int b = 5;
int c = 0;
b = a+3;
c = b;
6.2 复合赋值符
在写代码时,我们经常可能对一个数进行自增、自减的操作,如下代码:
int a = 10;
a = a+3;
a = a-2;
这样代码C语言给提供了更加方便的写法:
int a = 10;
a += 3;
a -= 2;
C语言中提供了复合赋值符,方便我们编写代码,这些赋值符有:
+= -=
*= /= %=
//下面的操作符后期讲解
>>= <<=
&= |= ^=
7. 单目操作符:++、--、+、-
前面介绍的操作符都是双目操作符,有2个操作数的。C语言中还有一些操作符只有一个操作数,被称为单目操作符。++、--、+(正)、-(负) 就是单目操作符的。
7.1 ++和--
++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--.
7.1.1 前置++
int a = 10;
int b = ++a;//++的操作数是a,是放在a的前面的,就是前置++
printf("a=%d b=%d\n",a , b);
计算口诀:先+1,后使用;
a原来是10,先+1,后a变成了11,再使用就是赋值给b,b得到的也是11,所以计算技术后,a和b都是11,相当于这样的代码:
int a = 10;
a = a+1;
b = a;
printf("a=%d b=%d\n",a , b);
7.1.2 后置++
int a = 10;
int b = a++;//++的操作数是a,是放在a的后面的,就是后置++
printf("a=%d b=%d\n",a , b);
计算口诀:先使用,后+1
a原来是10,先使用,就是先赋值给b,b得到了10,然后再+1,然后a变成了11,所以直接结束后a是11,b是10,相当于这样的代码:
int a = 10;
int b = a;
a = a+1;
printf("a=%d b=%d\n",a , b);
7.1.3 前置--
如果你听懂了前置++,那前置--是同理的,只是把加1,换成了减1;
计算口诀:先-1,后使用
int a = 10;
int b = --a;//--的操作数是a,是放在a的前面的,就是前置--
printf("a=%d b=%d\n",a , b);
7.1.4 后置--
同理后置--类似于后置++,只是把加一换成了减一
int a = 10;
int b = a--;//--的操作数是a,是放在a的后面的,就是后置--
printf("a=%d b=%d\n",a , b);//输出的结果是:9 10
计算口诀:先使用,后-1
7.2 + 和 -
这里的+是正号,-是负号,都是单目操作符。
运算符+ 对正负值没有影响,是一个完全可以省略的运算符,但是写了也不会报错。
运算符- 用来改变一个值的正负号,负数的前面加上- 就会得到正数,正数的前面加上- 会得到负
数。
int a = 10;
int b = -a;
int c = -10;
printf("b=%d c=%d\n", b, c);//这里的b和c都是-10
int a = -10;
int b = -a;
printf("b=%d\n", b); //这里的b是10
8. 强制类型转换
在操作符中还有一种特殊的操作符是强制类型转换,语法形式很简单,形式如下
(类型·)
请看代码:
int a = 3.14;
//a的是int类型, 3.14是double类型,两边的类型不一致,编译器会报警告
为了消除这个警告,我们可以使用强制类型转换:
int a = (int)3.14;//意思是将3.14强制类型转换为int类型,这种强制类型转换只取整数部分
9. scanf 和 printf 介绍
9.1 printf
9.1.1 基本用法
printf() 的作用是将参数文本输出到屏幕。它名字里面的f 代表format (格式化),表示可以
定制输出文本的格式。
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello World");
return 0;
}
上面命令会在屏幕上输出一行文字“Hello World”。
printf() 不会在行尾自动添加换行符,运行结束后,光标就停留在输出结束的地方,不会自动换
行。
为了让光标移到下一行的开头,可以在输出文本的结尾,添加一个换行符\n 。
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello World\n");
return 0;
}
如果文本内部有换行,也是通过插入换行符来实现,如下方代码
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello\nWorld\n");
printf("Hello\n");
printf("World\n");
return 0;
}
printf() 是在标准库的头文件stdio.h 定义的。使用这个函数之前,必须在源码文件头部引入这
个头文件
9.1.2 占位符
printf() 可以在输出文本中指定占位符。所谓 “占位符”,就是这个位置可以用其他值代入。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("There are %d apples\n", 3);
return 0;
}
上面示例中, There are %d apples\n 是输出文本,里面的%d 就是占位符,表示这个位置要
用其他值来替换。占位符的第一个字符一律为百分号% ,第二个字符表示占位符的类型, %d 表示这里代入的值必须是一个整数。
printf() 的第二个参数就是替换占位符的值,上面的例子是整数3 替换%d 。执行后的输出结果
就是There are 3 apples
常用的占位符除了%d ,还有%s 表示代入的是字符串。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%s will come tonight\n", "zhangsan");
return 0;
}
上面示例中, %s 表示代入的是一个字符串,所以printf() 的第二个参数就必须是字符串,这个例
子是zhangsan 。执行后的输出就是zhangsan will come tonight。
9.1.3 占位符列举
printf() 的占位符有许多种类,与 C 语言的数据类型相对应。下面按照字母顺序,列出常用的占位
符,方便查找,具体含义在后面章节介绍。
• %a :十六进制浮点数,字母输出为小写。
• %A :十六进制浮点数,字母输出为大写。
• %c :字符。
• %d :十进制整数。// int
• %e :使用科学计数法的浮点数,指数部分的e 为小写。
• %E :使用科学计数法的浮点数,指数部分的E 为大写。
• %i :整数,基本等同于%d 。
• %f :小数(包含float 类型和double 类型)。//float %f double - %lf
• %g :6个有效数字的浮点数。整数部分一旦超过6位,就会自动转为科学计数法,指数部分的e
为小写。
• %G :等同于%g ,唯一的区别是指数部分的E 为大写。
• %hd :十进制 short int 类型。
• %ho :八进制 short int 类型。
• %hx :十六进制 short int 类型。
• %hu :unsigned short int 类型。
• %ld :十进制 long int 类型。
• %lo :八进制 long int 类型。
• %lx :十六进制 long int 类型。
• %lu :unsigned long int 类型。
• %lld :十进制 long long int 类型。
• %llo :八进制 long long int 类型。
• %llx :十六进制 long long int 类型。
• %llu :unsigned long long int 类型。
• %Le :科学计数法表示的 long double 类型浮点数。
• %Lf :long double 类型浮点数。
• %n :已输出的字符串数量。该占位符本身不输出,只将值存储在指定变量之中。
• %o :八进制整数。
• %p :指针(用来打印地址)。
• %s :字符串。
• %u :无符号整数(unsigned int)。
• %x :十六进制整数。
• %zd : size_t 类型。
• %% :输出一个百分号。
9.1.4 输出格式
printf() 可以定制占位符的输出格式。
9.1.4.1 限定宽度
printf() 允许限定占位符的最小宽度。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%5d\n", 123); // 输出为 " 123"
return 0;
}
上面示例中, %5d 表示这个占位符的宽度至少为5位。如果不满5位,对应的值的前面会添加空格。
输出的值默认是右对齐,即输出内容前面会有空格;如果希望改成左对齐,在输出内容后面添加空
格,可以在占位符的% 的后面插入一个- 号。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%-5d\n", 123); // 输出为 "123 "
return 0;
}
上面示例中,输出内容123 的后面添加了空格。
9.1.4.2 总是显示正负号
默认情况下, printf() 不对正数显示 + 号,只对负数显示 - 号。如果想让正数也输出+ 号,可
以在占位符的% 后面加一个+ 。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%+d\n", 12); // 输出 +12
printf("%+d\n", -12); // 输出 -12
return 0;
}
上面示例中, %+d 可以确保输出的数值,总是带有正负号
9.1.4.3 限定小数位数
输出小数时,有时希望限定小数的位数。举例来说,希望小数点后面只保留两位,占位符可以写
成%.2f 。
// 输出 Number is 0.50
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Number is %.2f\n", 0.5);
return 0;
}
上面示例中,如果希望小数点后面输出3位( 0.500 ),占位符就要写成%.3f
9.1.4.4 输出部分字符串
%s 占位符用来输出字符串,默认是全部输出。如果只想输出开头的部分,可以用 %.[m]s 指定输出的长度,其中[m] 代表一个数字,表示所要输出的长度。
// 输出 hello
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%.5s\n", "hello world");
return 0;
}
上面示例中,占位符%.5s 表示只输出字符串“hello world”的前5个字符,即“hello”。
9.2 scanf
当我们有了变量,我们需要给变量输入值就可以使用 scanf 函数,如果需要将变量的值输出在屏幕上的时候可以使用 prinf 函数,下面看一个例子:
#include <stdio.h>
int main()
{
int score = 0;
printf("请输入成绩:");
scanf("%d", &score);
printf("成绩是:%d\n", score);
return 0;
}
9.2.1 基本用法
scanf() 函数用于读取用户的键盘输入。
程序运行到这个语句时,会停下来,等待用户从键盘输入。。
用户输入数据、按下回车键后, scanf() 就会处理用户的输入,将其存入变量。
它的原型定义在头文件stdio.h 。
scanf() 的语法跟printf() 类似。
scanf("%d", &i);
它的第一个参数是一个格式字符串,里面会放置占位符(与printf() 的占位符基本一致),告诉编
译器如何解读用户的输入,需要提取的数据是什么类型。
这是因为 C 语言的数据都是有类型的, scanf() 必须提前知道用户输入的数据类型,才能处理数
据。
它的其余参数就是存放用户输入的变量,格式字符串里面有多少个占位符,就有多少个变量。
上面示例中, scanf() 的第一个参数%d ,表示用户输入的应该是一个整数。%d 就是一个占位
符, % 是占位符的标志, d 表示整数。第二个参数&i 表示,将用户从键盘输入的整数存入变量
i 。
下面是一次将键盘输入读入多个变量的例子
scanf("%d%d%f%f", &i, &j, &x, &y);
上面示例中,格式字符串%d%d%f%f ,表示用户输入的前两个是整数,后两个是浮点数,比如1
-20 3.4 -4.0e3 。这四个值依次放入 i 、j 、x 、y 四个变量。
scanf() 处理数值占位符时,会自动过滤空白字符,包括空格、制表符、换行符等。
所以,用户输入的数据之间,有一个或多个空格不影响scanf() 解读数据。另外,用户使用回车
键,将输入分成几行,也不影响解读。
9.2.2 scanf的返回值
scanf() 的返回值是一个整数,表示成功读取的变量个数。
如果没有读取任何项,或者匹配失败,则返回0 。
如果在成功读取任何数据之前,发生了读取错误或者遇到读取到文件结尾,则返回常量 EOF (-1)。EOF - end of file 文件结束标志
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
float f = 0.0f;
int r = scanf("%d %d %f", &a, &b, &f);
printf("a=%d b=%d f=%f\n", a, b, f);
printf("r = %d\n", r);
return 0;
}
输入输出测试:
9.2.3 占位符
• %c :字符。
• %d :整数。
• %f : float 类型浮点数。
• %lf : double 类型浮点数。
• %Lf : long double 类型浮点数。
• %s :字符串。
• %[] :在方括号中指定一组匹配的字符(比如%[0-9] ),遇到不在集合之中的字符,匹配将会
停止。
上面所有占位符之中,除了%c 以外,都会自动忽略起首的空白字符。%c 不忽略空白字符,总是返回当前第一个字符,无论该字符是否为空格。
如果要强制跳过字符前的空白字符,可以写成scanf(" %c", &ch) ,即%c 前加上一个空格,表
示跳过零个或多个空白字符。
下面要特别说一下占位符%s ,它其实不能简单地等同于字符串。它的规则是,从当前第一个非空白字符开始读起,直到遇到空白字符(即空格、换行符、制表符等)为止。
因为%s 不会包含空白字符,所以无法用来读取多个单词,除非多个%s 一起使用。这也意味着,
scanf() 不适合读取可能包含空格的字符串,比如书名或歌曲名。另外, scanf() 遇到%s 占位
符,会在字符串变量末尾存储一个空字符\0
scanf() 将字符串读入字符数组时,不会检测字符串是否超过了数组长度。所以,储存字符串时,
很可能会超过数组的边界,导致预想不到的结果。为了防止这种情况,使用 %s 占位符时,应该指定读入字符串的最长长度,即写成%[m]s ,其中的[m] 是一个整数,表示读取字符串的最大长度,后面的字符将被丢弃。
#include <stdio.h>
int main()
{
char name[11];
scanf("%10s", name);
return 0;
}
上面示例中, name 是一个长度为11的字符数组, scanf() 的占位符%10s 表示最多读取用户输入
的10个字符,后面的字符将被丢弃,这样就不会有数组溢出的风险了。
9.2.4 赋值忽略符
#include <stdio.h>
int main()
{
int year = 0;
int month = 0;
int day = 0;
scanf("%d-%d-%d", &year, &month, &day);
printf("%d %d %d\n", year, month, day);
return 0;
}
上面示例中,如果用户输入 2020-01-01 ,就会正确解读出年、月、日。问题是用户可能输入其他
格式,比如2020/01/01 ,这种情况下, scanf() 解析数据就会失败。
为了避免这种情况, scanf() 提供了一个赋值忽略符(assignment suppression character) * 。
只要把* 加在任何占位符的百分号后面,该占位符就不会返回值,解析后将被丢弃。
#include <stdio.h>
int main()
{
int year = 0;
int month = 0;
int day = 0;
scanf("%d%*c%d%*c%d", &year, &month, &day);
return 0;
}
上面示例中, %*c 就是在占位符的百分号后面,加入了赋值忽略符* ,表示这个占位符没有对应的
变量,解读后不必返回。
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