C Primer Plus学习笔记（二）- 数据和C

从一个简单的程序开始

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	float weight;
	float value;

	printf("Please enter your book's weight:");

	scanf("%f", &weight);  //用户输入

	value = 17 * weight * 14.5833;

	printf("Your book's weight is %f and value is %.2f\n", weight, value);

	return 0;
}

程序运行结果

程序提示输入，156为输入的值，输入完成后要按Enter键，按Enter键是告诉计算机，你已经完成输入数据。

scanf("%f", &weight)：scanf()函数用于读取键盘的输入，%f告诉scanf()函数要读取用户从键盘输入的浮点数，&weight告诉scanf()函数把输入的值赋给变量weight，scanf()函数使用&符号表明找到weight变量的地址。

scanf()函数读取用户从键盘输入的数据，并把数据传递给程序，printf()函数读取程序中的数据，并把数据显示在屏幕上。

printf()函数用%f来处理浮点值，%.2f中的“.2”用于精确控制输出，指定输出的浮点数只显示小数点后两位。

有些数据类型在程序使用之前已经预先设定好了，在整个程序的运行过程中没有变化，这些数据类型称为常量。17，14.5833就是常量。

其他数据类型在程序运行过程中可能会改变或被赋值，这些数据类型成为变量。weight，value就是变量。

位、字节和字：

位（bit）是最小的存储单位，可以存储0和1，或者说，位用于设置“开”或“关”，位是计算机内存的基本构建块。

字节（byte）是常用的计算机存储单位，1字节为8位，1位可以表示0或1，那么8位字节就有256（2的8次方）种可能的0、1的组合。

字（word）是设计计算机时给定的自然存储单位，计算机的字长越大，其数据转移越快，允许的内存访问也更多。

整数和浮点数：

和数学的概念一样，在C语言中，整数是没有小数部分的数，计算机以二进制数字储存整数。

浮点数和整数的储存方案不同，计算机把浮点数分成小数部分和指数部分来表示，而且分开来储存这两部分，7.00和7的值是一样的，但是储存方式不同。

在十进制中。可以把7.0写成0.7E1，0.7是小数部分，E后的1是指数部分。

计算机在内部使用二进制和2的幂进行储存，而不是10的幂。

2.75，3.16E7，7.00，2e-8都是浮点数，3.16E7表示3.16*10⁷ ，7被称为指数。

整数和浮点数的区别：

整数没有小数部分，浮点数有小数部分。

浮点数可以表示的范围比整数大。

对于一些运算，浮点数损失的精度更多。

计算机的浮点数不能表示区间内所有的值，浮点数通常只是实际值的近似值。

int类型：

int类型是有符号的整型，int类型的值必须是整数，可以是正的，也可以是负的，也可以是0。

ISO C规定int的取值范围最小为-32768~32767。

声明int变量：先写上int，然后写变量名，最后加上一个分号

int weight;  //声明一个int类型的变量
int weight, height;  //声明多个int类型的变量

然后可以通过直接赋值给变量赋值，也可以通过函数给变量赋值

weight = 200;  //直接赋值给变量

scanf("%d", &weight);  //通过函数赋值

初始化变量：初始化变量就是为变量赋一个初始值。

在C语言中，初始化可以直接在声明中完成。在变量名后面加上赋值运算符（=）和待赋值给变量的值。

int one = 1;

int two =2, three = 3;

int four, five = 5;

第3行中的four并没有被赋值，只有five被赋值。最好不要把初始化的变量和未初始化的变量放在同一条声明中。

声明为变量创建和标记存储空间，并为其指定初始值。

打印int类型的值：%d指明了在一行中打印整数的位置

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int one = 1;
	int five = 5;

	printf("One is %d and Five is %d, their subtraction is %d\n", one, 5, five - one);
	printf("First is %d, %d, %d, %d, %d, %d\n", one);  //少了5个参数

	return 0;
}

运行结果

第一行中，第1个%d对应的是int类型变量one，第2个%d对应的是int类型常量5，第3个%d对应的为int类型表达式five - one的值。

第二行中，第1个%d对应的是int类型变量one，没有给后面的5个%d传值，所以打印出的值是内存中的任意值。

在不同的平台下，缺少参数或参数类型不匹配导致的结果不同。

八进制和十六进制：

0前缀表示八进制，十进制16表示成八进制为020。

0x或0X前缀表示十六进制，十进制16表示成十六进制是0x10或0X10。

打印八进制和十六进制：

以十进制打印数字，使用%d

以八进制打印数字，使用%o

以十六进制打印数字，使用%x

如果要显示各进制的前缀0，0x和0X，分别用%#o，%#x，%#X

#include <stdio.h>

/*以十进制、八进制、十六进制打印十进制数100*/
int main(void)
{
	int x = 100;

	printf("dec = %d, octal = %o, hex = %x\n", x, x, x);
	printf("dec = %d, octal = %#o, hex = %#x\n", x, x, x);

	return 0;
}

运行结果

其他整数类型：

short int 类型（或者简写成 short）占用的存储空间可能比 int 类型少，常用于小数值的场合以节省空间，short 有符号类型。

long int 或 long 占用的存储空间可能比 int 多。试用于较大数值的场合，long 也是有符号类型的。

long long int 或 long long 占用的储存空间可能比 long 多，适用于更大数值的场合，该类型至少占64位，long long 有符号类型。

unsigned int 或 unsigned，unsigned short int 或 unsigned short，unsigned long int 或 unsigned long，unsigned long long int 或 unsigned long long 只用于非负值的场合，这种类型与有符号类型表示的范围不同。16位 unsigned int 允许的取值范围是 0~65535，而不是-32768~32767。

在任何有符号类型前面添加关键字 signed，可强调使用有符号类型的意图。

使用多种整数类型的原因：

C语言规定short占用的存储空间不能多于 int，long 占用的存储空间不能少于 int。

现在最常见的设置是，long long 占64位，long 占32位，int 占16位或32位，short 占16位。

这4种类型代表4种不同的大小，但是实际使用中，有些类型之间通常用重叠。

C标准对基本数据类型规定了允许的最小大小。

对于16位机，short 和 int 的最小取值范围为[-32767,32767]

对于32位机，long 的最小取值范围为[-2147483647,2147483647]

对于 unsigned short 和 unsigned int ，最小取值范围为[0,65535]

对于 unsigned long，最小取值范围为[0,4294967295]

long long 的最小取值范围为[-9223372036854775807,9223372036854775807]

unsigned long long 的最小取值范围为[0,18446744073709551615]

用int类型首先考虑 unsigned 类型，这种类型的数常用于计数，unsigned 也可以表示更大的正数。

如果一个数超出了 int 类型的取值范围，且在 long 类型的取值范围内时，使用 long 类型。

long常量和long long常量：

如果数字超出了int可表示的最大值，编译器就会将其视为long int类型，如果超出了long可表示的最大值，编译器就会将其视为unsigned long类型，如果还不够大，编译器就会将其视为long long或unsigned long long类型。

八进制和十六进制常量被视为int类型，如果值太大，编译器就会使用unsigned int，如果还不够大，编译器会依次使用long，unsigned long，long long和unsigned long long类型。

要把一个较小的数作为long类型对待，可以在值的末尾加上l或L后缀，八进制和十六进制也适用l和L后缀。

在支持long long类型的系统中，也可以使用ll或LL后缀来表示long long类型的值

u或U后缀表示unsigned

整数超出了相应类型的取值范围：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int i = 2147483647;
	unsigned int j = 4294967295;

	printf("%d %d %d\n", i, i+1, i+2);
	printf("%d %d %d\n", j, j+1, j+2);

	return 0;
}

运行结果

在超过最大值时，unsigned int类型的变量j从0开始，而int类型的变量i从-2147483648开始

当i超出（溢出）其相应类型所能表达的最大值时，系统并未通知用户，需要自己注意这类问题

打印short、long、long long和unsigned类型：

打印unsigned int类型的值，使用%u转换说明

打印long类型的值，使用%ld转换说明

打印八进制long类型的值，使用%lo转换说明

打印十六进制long类型的值，使用%lx转换说明

虽然C语言允许使用大写或小写的常量后缀，但是在转换说明中只能用小写

对于short类型，使用h前缀

%hd表示打印十进制short类型的整数

%ho表示打印八进制short类型的整数

h和l前缀都可以和u一起使用，用于表示无符号类型

支持long long类型的系统，%lld和%llu分别表示有符号和无符号类型

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	unsigned int un = 3000000000;
	short end = 200;
	long big = 65537;
	long long verybig = 12345678908642;

	printf("un = %u and not %d\n", un, un);
	printf("end = %hd and %d\n", end, end);
	printf("big = %ld and not %hd\n", big, big);
	printf("verybig = %lld and not %ld\n", verybig, verybig);

	return 0;
}

运行结果

第1行输出，对于无符号变量un，使用%d会产生负值，因为无符号值3000000000和有符号值-1294967296在系统内存中的内部表示完全相同

在待打印的值大于有符号值的最大值时，会发生这种无符号和有符号所打印的值不同的情况

对于较小的正数，有符号和无符号类型的存储、显示都相同

第2行输出，对于short类型的变量end，在printf()中无论指定以short类型（%hd）还是int类型（%d）打印，打印出来的值都相同

这是因为在给函数传递参数的时候，C编译器把short类型的值自动转换成int类型的值

int类型被认为是计算机处理整数类型时最高效的类型

使用h修饰符的用处：使用h修饰符可以显示较大整数被截断成short类型值的情况

第3行输出，把65537以二进制格式写成一个32位是00000000000000010000000000000001，使用%hd，printf()只会查看后16位，所以显示的值是1

第4行输出，使用了%ld，printf()只显示了储存在后32位的值

char类型：

char类型用于储存字符，char也是整数类型，因为char类型实际上储存的是整数而不是字符，整数和字符通过ASCII码互相对应

C语言把字符常量视为int类型而不是char类型

一般来说，C语言会保证char类型足够大，以储存系统（实现C语言的系统）的基本字符集

C语言把1字节定义为char类型占用的位（bit）数

C语言允许在关键字char前面使用signed或unsigned，signed char表示有符号类型，unsigned char表示无符号类型，如果只用char处理字符，char前面不需要使用任何修饰符

有符号char可表示的范围为-128~127，无符号char可表示的范围为0~255

字符常量和初始化：

char grade = 'A';

或者

char grade = 65;

单引号括起来的是字符，双引号括起来的是字符串

非打印字符：

单引号只适用于字符、数字和标点符号，有些ASCII字符是打印不出来的

C语言中有3种方法打印这些字符：

第1种是用ASCII码

第2种是用特殊的符号序列表示一些特殊的字符，这些字符序列叫做转义序列

转义序列	含义
\a	警报
\b	退格
\f	换页
\n	换行
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\\	反斜杠（\）
\'	单引号
\"	双引号
\?	问号
\0oo	八进制值（oo必须是有效的八进制数，即每个o可表示0~7中的一个数）
\xhh	十六进制（hh必须是有效的十六进制数，即每个h可表示0~f中的一个数）

如果要用八进制ASCII码表示一个字符，可以在编码值前面加一个反斜杠（\），并用单引号括起来

十进制、八进制、十六进制都可以表示字符常量

打印字符：

printf()函数用%c指明待打印的字符

一个字符变量被储存为1字节的整数值，所以可以用%d打印char类型的整数值

#include <stdio.h>

/*字符ASCII码*/
int main(void)
{
	char ch = 'B';

	printf("The code for %c is %d\n", ch, ch);

	return 0;
}

运行结果

_Bool类型：

_Bool类型用于表示布尔值，true和false

C语言中可以用1表示true，0表示false，所以_Bool类型也是一种整数类型

float、double、和long double：

C标准规定，float类型必须至少能表示6位有效数字，且取值范围至少是10^-37~10⁺³⁷

通常系统储存一个浮点数要占用32位，其中8位用于表示指数的值和符号，剩下24位用于表示非指数部分（也叫作尾数或有效数）及其符号

double类型和float类型的最小取值范围相同，但至少必须能表示10位有效数字，实际上double类型的值至少有13位有效数字

long double类型的精度比double类型更高，但C只保证long double类型至少与double类型的精度相同

浮点型常量：

浮点型常量的基本形式是：有符号的数字（包括小数点），后面紧跟e或E，最后一个是有符号数表示10的指数

可以没有小数点（如，2E5）或指数部分（如，19.28），但是不能同时省略两者

可以省略小数部分（如，3.E16）或整数部分（如，.45E-6），但是不能同时省略两者

不能在浮点型常量中间加空格，如156 E+12

默认情况下，编译器假定浮点型常量是double类型的精度

通常，4.0和2.0被储存为64位的double类型，使用双精度进行乘法运算，然后将乘积截断成float类型的宽度

在浮点数后面加上f或F后缀可覆盖默认设置，编译器会将浮点型常量看作float类型，如2.3f和9.11E9F

使用l或L后缀使得数字成为long double类型，没有后缀的浮点型常量是double类型

打印浮点值：

printf()函数使用%f转换说明打印十进制记数法的float和double类型浮点数

用%e打印指数记数法的浮点数

如果系统支持用十六进制格式的浮点数，可用a和A分别代替e和E

用%Lf，%Le，%La打印long double类型

浮点值的上溢和下溢：

float toobig = 3.4E38 * 100.0f;
printf("%e\n", toobig);

当计算导致数字过大，超过当前类型能表达的范围时，就会发生上溢

在这种情况下会给toobig赋一个表示无穷大的特定值，而且printf()显示该值为int或infinity（或者具有无穷含义的其他内容）

在计算过程中损失了原末尾有效位数上的数字，这种情况叫做下溢

C语言把损失了类型全精度的浮点值称为低于正常的浮点值

因此，把最小的正浮点数除以2将得到一个低于正常的值，如果除以一个非常大的值，会导致所有的位都为0

如果传入的值超出了函数规定的范围，函数将返回NaN值

复数和虚数类型：

C语言的3种复数类型：float _Complex，double _Complex和long double _Complex

C语言的3种虚数类型：float _Imaginary，double _Imaginary和long double _Imaginary

如果包含complex.h头文件，就可以用complex代替_Complex，用imaginary代替_Imaginary

类型大小：

sizeof是C语言的内置运算符，以字节为单位给出指定类型的大小

C99和C11提供%zd转换说明匹配sizeof的返回类型，一些不支持C99和C11的编译器可用%u或%lu代替%zd转换说明匹配sizeof的返回类型

在char类型为16位，double类型为64位的系统中，sizeof给出的double是4字节

运算对象是类型时，圆括号不能少，如，sizeof(char)，但是对于特定量，可有可无，如sizeof name，sizeof 6.28

在limits.h和float.h头文件中有类型限制的相关信息

使用数据类型：

把一个类型的数值初始化给不同类型的变量时，编译器会把值转换成与变量匹配的类型，这将导致部分数据丢失

C编译器把浮点数转换成整数时，会直接丢弃（截断）小数部分，而不进行四舍五入

C只保证了float类型前6位的精度

刷新输出：

printf()语句把输出发送到一个叫做缓冲区的中间存储区域，然后缓冲区中的内容再不断被发送到屏幕上

C标准明确规定了何时把缓冲区中的内容发送到屏幕：当缓冲区满、遇到换行字符或需要输入的时候（从缓冲区把数据发送到屏幕或文件被称为刷新缓冲区）