C语言学习记录（三）

C语言学习记录（三）

一、知识要点（数据类型、运算符与表达式）

1、C语言的数据类型

• C语言数据结构有：基本类型、指针类型、构造类型和空类型。其中基本类型：查看书籍的22页表3-1。
• C语言的基本数据类型可以直接用来定义常量和变量，但是构造类型需要自己构造。
• C语言在处理常量和变量时，储存常量的内存单元是不能被改变的，而变量则可以改变。

2、常量

• 整形常量：表示一个确定的整数。

  • 十进制整数：由0~9的数字序列构成，可加正负号。

  • 八进制整数：必须以0开头，可加正负号。

  • 十六进制整数：必须以0x或0X开头，可加正负号。

  • 整数的后缀

    • 整型常量的尾部加上L或l表示此为长整型常量。

    • 尾部加上U或u表示无符号整数常量。

    • L和U可以同时使用，顺序任意。

• 浮点型常量：也就是实数。

  • 十进制小数形式：由数字、小数点和正负号组成。

  • 指数形式：由数字、字母e和正负号组成，形式为aEn，意为a*10ⁿ,其中a为十进制整数或小数，n为十进制整数。

    • a和n都不能省略，n必须为整数。

    • 整数和小数部分可省略其中一个，例：.35、26.

    • 浮点常量默认为double类型，在尾部加F可变为float类型。

    • 实数在机内的储存形式

      数符	小数部分	指数符号	指数部分

• 字符常量：属于ASCII码中的常量。

  • 使用单引号括起来的字符，如‘a’
  • 转义字符：用来控制的字符常量，以\开头，在屏幕上不显示。常用转义字符详见课本25页表3-2。特别注意，\ddd代表1~3位八进制自负，如'\012'。\xhh代表十六进制，如'\x12'。

• 字符串常量：字符串常量是由双引号括起来的字符序列，字符串在机内储存时末尾的一个字节用来存放\0。

• 符号常量机器定义：C语言提供了一种利用标识符来代表一个常数的方法，即定义符号常量。

  • C语言使用#define定义符号常量，格式为#define PI 3.14,指PI的数为3.14。一旦定义了符号常量，之后有使用这些符号常量的地方都会被常量值取代。
  • 人们习惯用大写字母来表示符号常量，用小写字母来表示变量名。

3、简单变量

• 变量的命名

  • 变量的值在程序运行过程中是可以改变的。
  • 变量需要一个名字，以便对其引用。变量名以一个名字分配一个内存单元。访问变量的值，实际上是通过变量名找到相应的内存地址，然后进行访问。
  • C语言中，对变量、符号常量、函数、宏、标号、文件名等命名的有效字符称为标识符。标识符由字母、数字和下划线组成，且必须以下划线或字母开头。
  • 关键字不能作为变量名使用，如int这些。

• 变量的类型定义

  • 变量的数据类型决定了该变量的取值范围、取值类型、占空间大小等。
  • 变量必须先定义再使用。

• 变量的初始化

  • #include <stdio.h>
    int main()
    {
        int i;
        printf("%d\n",i);
        return 0;
    }
    //输出了不确定值
    

  • 从上述例子看出，变量定义后要初始化，不然计算机会赋予它不确定值。

  • 在同一程序块中，不能有两个相同的变量名。

  • C语言中没有字符串变量类型。

4、库函数

• 库函数的使用方式

  • C语言每个库函数都在对应的某个头文件声明其函数原型，文件包含可以用预处理命令#include来实现。

  • 例如，数学函数的原型都在文件math.h中，如果要调用数学库函数函数可以用#include <math.h>或#include "math.h"来实现。

  • C语言函数调用的格式语法为：函数名（实参列表），如果是调用无参函数，那么直接写括号就行了。

  • #include <stdio.h>//计算三角形面积
    #include <math.h>
    int main()
    {
    	double a = 3.5, b = 4.5, c = 5.5;//a,b,c表示三角形三条边
    	double p, s;
    	p = 0.5 * (a + b + c);
    	s = sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c));//用劳伦公式计算面积
    	printf("area=%lf", s);
    	return 0;
    }
    

• 常用数学函数

  • 三角函数sin,cos,tan

    • 原型：double sin(double x );double cos(double x);double tan(double x);

    • 功能：函数sin，cos，tan分别用于计算正弦、余弦和正切值，且参数都是代表弧度值的double函数。

    • #include <stdio.h>//计算sin，cos，tan的值
      #include <math.h>
      #define PI 3.1415926
      int main()
      {
      	double x, y;
      	x = 0.5 * PI;
      	y = sin(x);
      	printf("sin(%lf)=%lf\n", x, y);
      	x = 0;
      	y = cos(x);
      	printf("cos(%lf)=%lf\n", x, y);
      	x = 0.25 * PI;
      	y = tan(x);
      	printf("tan(%lf)=%lf\n", x, y);
      	return 0;
      }
      

  • 绝对值函数abs,fabs,labs

    • 原型：int abs(int x);double fabs(x);long labs(x);

    • 功能：abs、fabs和labs分别用于求整数、浮点数和长整型数的绝对值，返回参数x的绝对值。

    • #include <stdio.h>//计算x,y,z的绝对值
      #include <math.h>
      int main()
      {
      	int X,x = -1;
      	double Y, y = -0.234;
      	long Z,z = -99999;
      	X = abs(x);
      	Y = fabs(y);
      	Z = labs(z);
      	printf("%d %lf %d ", X, Y, Z);
      	return 0;
      }
      

  • exp和pow函数

    • 原型：double exp(double x);double pow(double x);

    • 功能：exp函数返回以e为底，参数x为幂的指数值e^x;pow函数返回x的y次幂x^y。

    • #include <stdio.h>//计算e的a次方和b的c次方
      #include <math.h>
      int main()
      {
      	double a, b, c, A, B;
      	scanf("%lf%lf%lf", &a, &b, &c);
      	A = exp(a);
      	B = pow(b, c);
      	printf("e^%.2lf=%.2lf\n%.2lf^%.2lf=%.2lf",a, A,b,c, B);
      	return 0;
      }
      

  • log和log10函数

    • 原型：double log(double x);double log10(double x);

    • 功能：log函数返回以e为底，参数x的自然对数值lnx；log10函数则为log₁₀x。

    • #include <stdio.h>//计算lnX和logX
      #include <math.h>
      int main()
      {
      	double x, y, a, b;
      	scanf("%lf%lf", &x, &y);
      	a = log(x);
      	b = log10(y);
      	printf("ln(%.2lf)=%.2lf\nlog(%.2lf)=%.2lf", x, a, y, b);
      	return 0;
      }
      

  • sqrt函数

    • 原型：double aqrt(double)

    • 功能：aqrt函数返回参数x的平方根

    • #include <stdio.h>//计算根号x
      #include <math.h>
      int main()
      {
      	double x, y;
      	scanf("%lf", &x);
      	y = sqrt(x);
      	printf("根号%.2lf=%.2lf", x, y);
      	return 0;
      }
      

  • 随机函数rand,srand

    • rand和srand函数的原型在头文件 stdlib.h中定义。函数原型：int rand(void); void srand(unsigned int seed)

    • 功能：rand函数返回一个值在0~RAND_MAX之间的伪随机整数，其中RAND_MAX至少为32767。srand函数用来设置随机数的起始点，参数seed是随机数种子。

    • #include <stdio.h>//用当前时间机器做种子，产生4个随机数
      #include <stdlib.h>
      #include <time.h>
      int main()
      {
      	srand(time(NULL));
      	printf("%6d\n", rand());
      	printf("%6d\n", rand());
      	printf("%6d\n", rand());
      	printf("%6d\n", rand());
      	return 0;
      }
      

• 字符输入输出函数

  • 函数原型在头文件stdio中

  • 字符输出函数putchar

    • 原型：int putchar (int c);

    • 功能：把一个字符输出到显示屏上，其中参数c可以是字符变量或常量，也可以是代表ASCII码的整数。

    • #include <stdio.h>//输出单个字符
      int main()
      {
      	char c1 = 'A', c2 = 65, c3 = '\x41';
      	putchar(c1);
      	putchar(c2);
      	putchar(c3);
      	putchar('\n');
      	putchar(36);
      	putchar('3');
      	return 0;
      }
      

  • 字符输入函数getchar

    • 原型：int getchar (void);

    • 功能：getchar函数从标准输入设备的输入流中获得一个字符。调用该函数时不用参数。

    • #include <stdio.h>//利用getchar函数输入一个字符
      int main()
      {
      	char ch;
      	ch = getchar();//将输入的字符赋予ch
      	putchar(ch);
      	return 0;
      }
      

• 格式化输入输出函数的一般使用

  • 格式化输出函数printf

    • 普通字符在输出时按原样输出，转义字符则输出所代表的字符。
    • 输出：int→%d，float→%f，double→%lf，char→%c，字符串→%s。
    • 在printf函数中，可以可以控制输出数据的长度，格式为%md或%m.nlf或%ms,m表示非负整数。当m小于输出数据长度时，m将不起作用。

  • 格式化输出函数scanf

    • 字符输入和printf函数一样。

    • #include <stdio.h>//利用getchar函数输入一个字符
      int main()
      {
      	int i, j;
      	float x, y, z;
      	printf("请输入数字赋予i和j:");
      	scanf("%d%d\n", &i, &j);
      	printf("请再次输入数字赋予x、y和z:");
      	scanf("%f%f%f\n", &x, &y, &z);
      	printf("i=%d,j=%d,x=%f,y=%f,z=%f", i, j, x, y, z);
      	return 0;
      }
      

    • 程序中&i、&j中的&表示地址运算符，用于取地址。

    • scanf括号里双引号的符号在输入时必须要原样输入。

  • 使用格式化输入函数scanf常见的几个问题

    • scanf函数中的地址表应填变量的地址，而非变量名。
    • 在用%c输入字符时，空格符和转义字符都会作为有效字符输入，从而引起错误。
    • 当连续使用多个scanf函数输入数据时，会发生数据残留问题，具体操作观看本书39页。

5、运算符和表达式

• C语言中的表达式是由操作符（运算符）和操作数（运算量）组合成的式子，来描述操作顺序。操作数可以是常量或者变量或者函数。并且表达式的计算将返回一个具有确定类型的值。

• C运算符的种类、运算优先级和结合性

  • 运算符的种类：在后面会仔细讲解。
  • 优先级：初等运算符([],(),->)→单目运算符→算数运算符→逻辑运算符→赋值运算符→逗号运算符
  • 结合性
    • 左结合性：运算顺序先左后右，算术运算符就是左结合性。
    • 右结合性：运算顺序先右后左，赋值运算符就是右结合性。
  • 说明
    • 相同优先级的运算符，运算次序由结合性决定。
    • 各种操作符对操作数个数的要求不一样，有的是两个（双目运算符），有的是一个（单目运算符），有的还是三个。

• 算术运算符和算术表达式

  • 算术运算符
    • 五个算术运算符：*、/、+、-、%（求余）。
    • 都是双目运算符，且都为左结合性。
  • 算术表达式
    • 求余运算%前后两个操作数都必须为整形数据，当两个操作数为正时，结果为正，如果其中一个为负时，不同的编译器结果不同。
    • 整数除：结果只会显示整数部分，小数部分被舍弃，且不进行四舍五入。
    • 实数除：只要两个相除数有一个是实数，那么结果就是实数。
  • 各类型数值混合运算
    • C语言允许整形、浮点型和字符型数据混合运算。
    • 在c语言算数表达式中，如果参加运算的操作数不一致，那么将会转化为一致的类型后在进行运算，且是低级转化为高级数据，规则为：char，short→int→unsigned→long→（float）double→long double

• 赋值运算符和赋值表达式

  • 赋值运算符

    • C语言中的简单赋值运算符是=，而等于是==，切莫搞混。赋值表达式是变量名=表达式，意思是把表达式存在变量名地址所指的存储单元中。
    • 赋值运算符左侧的操作数称为左值，它必须指明一个确定的可存储位置。如a + b =3是错误的。
    • 赋值运算符具有右结合性。

  • 复合赋值运算符

    • C语言规定可以使用十种运算符：*=、/=、%=、+=、-=、>>=、<<=、&=、^=、|=。这些运算符优先级都相同，也都是右结合性。他们都高于逗号运算符，低于其他所有运算符。
    • 复合赋值运算符的含义：a+=5指的是a=a+5,其他的也是这样。

  • 赋值类型转换

    • 将浮点型变量赋给整型变量时，舍弃小数部分。
    • 将double数据赋给float数据时，截取前面七位有效数字，存到float中去，反之则扩展到十六位。
    • 当长整型数赋给短整型变量时，截取低位传送，反之则扩展。

  • 强制类型转换

    • 此转换符可改变数据符类型，格式为：（类型名）表达式。如(double)i

    • #include <stdio.h>\\精度损耗问题
      int main()
      {
      	double x = 3.6;
      	int i;
      	i = (int)x;
      	printf("x=%lf,i=%d", x, i);
      	return 0;
      }
      

• 增量运算符和增量表达式

  • 增量运算符（单目运算符）有++，--。
  • 前缀运算：先增值，后运算：i=1;j=++i;
  • 后缀运算：先运算，后增值：i=1;j=i++;
  • 运算注意事项
  • ++和--只能用于变量，不能用于常量或表达式。
  • 此运算符结合方向是右结合性。
  • 建议不要连续使用多个增量运算符，不然别人很难搞懂你写的是啥。

• 关系运算符和关系表达式

  • 关系运算符
    • C语言中有六个关系运算符：<,<=,>,>=,==(等于)，！=(不等于)。
    • 这些都是双目运算符，且都是左结合性，关系运算符的级别低于算术运算符，高于赋值运算符。
  • 关系表达式：关系表达式的值是一个逻辑值，只有真和假两种。
    • 如果关系表达式成立，那么真值为真，C语言中用1表示。
    • 反之则真值为假，用0表示。

• 逻辑运算符和逻辑表达式

  • 逻辑运算符

    • C语言有三个逻辑运算符，他们是：&&（逻辑与）、||（逻辑或）、！（逻辑非），其中&&和||是双目运算符，！是单目运算符；前两者为左结合性，后者为右结合性。
    • 有一种表归纳了逻辑运算的规则，叫真值表（学过离散就知道，不必多说）

  • 逻辑表达式

    • 逻辑表达式的值是一个逻辑值（真和假）在判定一个量是否为真或假时，C语言规定以0表示真，以非0表示假。比如a=3是真。

    • 判断x是否属于区间[a,b]在C语言中不能写成a<=x<=b,应当写成a<=x&&x<=b。

    • 不完全计算

      • 在一个&&的表达式中，若&&左端为假，则不再计算另一端，该值肯定为假。

      • 在一个||表达式中，若||左端为真，则不再计算另一端，该值肯定为真。

      • #include<stdio.h>//不完全计算问题
        int main()
        {
        	int a, b, c, d;
        	a = 0;
        	b = 1;
        	c = a++ && b++;
        	d = a++ || b++;
        	printf("a=%d,b=%d,c=%d,d=%d\n", a, b, c, d);
        	return 0;
        }
        

• 条件运算符和条件表达式

  • 格式为表达式1？表达式2：表达式3。这是C中唯一一个三目运算符，意思是如果表达式1的值为真，那么取表达式2的值，否则取表达式3的值。

  • 这三个表达式类型可以互不相同，当表达式2和表达式3的数据类型不同时，则最后的值转化为两者中类型高的数据类型。

  • #include<stdio.h>//比较两个数大小
    int main()
    {
    	double a, b, max;
    	printf("Please input two real numbers:");
    	scanf("%lf%lf", &a, &b);
    	max = (a > b) ? a : b;
    	printf("max=%lf\n", max);
    	return 0;
    }
    

• 逗号运算符和逗号表达式

  • C语言中逗号有时也是运算符，称为逗号运算符，也称为顺序求值运算符，用于将多个表达式连接起来，格式为表达式1，表达式2，……表达式n。

  • 求值过程是：从左到右依次对各个表达式求值，只取最后一个表达式的值。逗号表达式的优先级是最低的。

  • #include<stdio.h>//逗号表达式的实例
    int main()
    {
    	int i, j;
    	j = (i = 2, i++, i++);
    	printf("i=%d,j=%d\n", i, j);
    	return 0;
    }
    

• 位运算符

  • 位运算指的是对二进制数的位进行运算，C语言中，有六种位运算符，其优先级从高到低为：~、<<、>>、&、^、|。注意，位运算符只适用于字符型和整数型数据，对其他数据类型不管用。

  • 按位与运算符（&）

    • 就是将两个数的二进制位都相与。
    • 按位与通常用来对某些位清零或保留某些位。比如把整数a的高八位清0，保留低八位：a&255(255的二进制位（0000 0000 1111 1111）。

  • 按位或运算符（|）

    • 就是将两个数二进制相或。
    • 常用来把数据的某些位定值为1。比如把整数a的低八位定值为1，高八位不变，可做a|255运算。

  • 按位异或运算符(^)

    • 就是将两个数相异或。

    • 可以实现两个值的交换：

    • a=10100001,b=00000110
      a=a^b;//a=10100001
      b=a^b;//b=10100001
      a=a^b;//a=00000110
      

  • 左移运算符(<<)

    • 比如a<<4就是把a的各个二进位全部左移四位。高位丢弃，低位补零。
    • 对某个数左移一位相当于把这个数乘2，左移四位就是乘2⁴。

  • 右移运算（>>)

    • 和左移差不多，右移就是除2。

  • #include<stdio.h>//位运算实例
    int main()
    {
    	unsigned a, b;
    	printf("input a number: ");
    	scanf("%d", &a);
    	b = a >> 5;
    	b = b & 15;
    	printf("a = % d, b = % d\n", a, b);
    	return 0;
    }
    
    

  • 不同类型数据的混合运算时，会将运算对象右端对其。

• 求字节数运算符sizof:可以求返回运算对象所占内存空间的字节数。

2、学习心得

不得不说，c语言的数据类型确实很多，我也花了很长时间去记它，希望以后不要忘了。