C语言——C语⾔数据类型和变量

简介: C语言——C语⾔数据类型和变量

前言

       前面我们已经学习了C语言的部分知识,相信大家对C语言有了初步的了解和认识,还是那句话,你们的支持就是对我最大的鼓励,话不多说,开始我们今天的学习吧!


一、数据类型

   1.1 数据类型的分类

       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。

       以上便是c语言的数据类型。

       各种数据类型的⻓度 每⼀种数据类型都有⾃⼰的⻓度,使⽤不同的数据类型,能够创建出⻓度不同的变量,变量⻓度的不 同,存储的数据范围就有所差异。

       既然,数据类型有自己的长度,那我们如何求出具体的长度呢?那就不得不请出我们的帮手了,下面请我们的帮手闪亮登场:

    1.2 操作符sizeof

       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。

       

1. sizeof( 类型 )
2. 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 。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. int a = 10;
5. printf("%zd\n", sizeof(a));
6. printf("%zd\n", sizeof a);//a是变量的名字,可以省略掉sizeof后边的()
7. printf("%zd\n", sizeof(int));
8. printf("%zd\n", sizeof(3 + 3.5));
9. return 0;
10. }

        既然我们的帮手已经就位,那我们快去求出它们的具体长度吧。

   1.3 数据类型长度
1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. printf("%zd\n", sizeof(char));
5. printf("%zd\n", sizeof(short));
6. printf("%zd\n", sizeof(int));
7. printf("%zd\n", sizeof(long));
8. printf("%zd\n", sizeof(long long));
9. printf("%zd\n", sizeof(float));
10. printf("%zd\n", sizeof(double));
11. printf("%zd\n", sizeof(long double));
12. return 0;
13. }

在VS2022 X64配置下的输出:

       好了,这就是在X64环境下的输出,感兴趣的可以试试X86环境下的大小。

       给大家再强调一点,sizeof中表达式不计算,输出结果为类型的大小。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.  short s = 0;
5.  int a = 0;
6.  printf("%d\n",sizeof(a = s+1));
7.  printf("%d\n", sizeof(a ));
8.  return 0;
9. }

       大家可以先猜测一下输出结果是否一致。

       想好了吗?

       解密时刻到了:

       和你想的是否一样呢?

       有人就要问了这是为什么呢?

       原来是这样: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。

       你,明白了吗?

       明白了就继续学习吧!

1.4 数据结构取值范围

       每个人的能力是有限的,数据结构也是如此,每个都有不同的能力和大小,现在咱们一起来看看数据结构的取值范围吧。

       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。

学完了数据类型,在一起来看看变量吧。


二、变量

    2.1变量创建

       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:

       

变量在创建的时候就给⼀个初始值,就叫初始化。

2.2 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。

1. 
2. #include <stdio.h>
3. int a = 2023;//全局变量
4. int main()
5. {
6.  int b = 2018;//局部变量
7.  printf("%d\n", a);
8.  printf("%d\n", b);
9.     return0;
10. }
11. 
12.

       如果局部和全局变量,名字相同呢?

1. #include <stdio.h>
2. int a = 2023;//全局变量
3. int main()
4. {
5.  int a = 2018;//局部变量
6.  printf("%d\n", a);
7.  printf("%d\n", a);
8. }

大家可以先想一想。

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。

为什么会发生这种情况呢?

咱们要想明白变量的存储情况。

全局变量和局部变量在内存中存储在哪⾥呢? ⼀般我们在学习C/C++语⾔的时候,我们会关注 内存中的三个区域:栈区、堆区、静态区。

1. 局部变量是放在栈区

2. 全局变量是放在内存的静态区

3. 堆区是⽤来动态内存管理的

在内存的栈区

图画的丑,不要介意

学习完了内存,一起来学习运算符吧

三、运算符
    3.1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。

       3.1.1 +、-、*
1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.  int a = 1;
5.  int b = 2;
6.  printf("a+b = %d\n", a + b);
7.  printf("a-b = %d\n", a - b);
8.  printf("a*b = %d\n", a * b);
9.  return 0;
10. }

3.1.2 /和 %

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。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.  int a = 1;
5.  int b = 2;
6.  printf("b/a = %d\n", b/a);
7.  printf("a/b = %d\n", a/b);
8.  return 0;
9. }

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。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. float x = 6.0 / 4;
5. printf("%f\n", x); 
6. return 0;
7. }

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。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.  int x = 5;
5.  int a = 3;
6.  printf("%d\n", x%a);
7.  printf("%d\n", x%-a);
8.  printf("%d\n", -x%a);
9.  return 0;
10. }

     3.2 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。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.  int x = 5;
5.  return 0;
6. }
1. int a = 3;
2. int b = 5;
3. int c = 0;
4. 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。

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:

1. int a = 10;
2. a = a+3;
3. a = a-2;

这样代码C语⾔给提供了更加⽅便的写法:

1. int a = 10;
2. a += 3;
3. a -= 2;
3.3 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。

3.3.1前置++

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。

1. int a = 10;
2. int b = ++a;//++的操作数是a,是放在a的前⾯的,就是前置++
3. printf("a=%d b=%d\n",a , b);
3.3.2后置++
1. int a = 10;
2. int b = a++;//++的操作数是a,是放在a的后⾯的,就是后置++
3. 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。

前置--和后置--与之类似,就不过多赘述。

三. scanf和printf介绍

       3.1 printf

        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。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.  printf("hello,world");
5.  return 0;
6. }

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 。

       3.2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。

       

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. printf("There are %d apples\n", 3);
5. return 0;
6. }

       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 。

       下面给大家整理了一些占位符

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。

  1. %a :⼗六进制浮点数,字⺟输出为⼩写。
  2. %A :⼗六进制浮点数,字⺟输出为⼤写。
  3. %c :字符。
  4. %d :⼗进制整数。        
  5. %e :使⽤科学计数法的浮点数,指数部分的 e 为⼩写。
  6. %E :使⽤科学计数法的浮点数,指数部分的 E 为⼤写。
  7. %i :整数,基本等同于 %d 。
  8. %f :⼩数(包含 float 类型和 double 类型)。
  9. %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。
  10. %G :等同于 %g ,唯⼀的区别是指数部分的 E 为⼤写。
  11. %hd :⼗进制 short int 类型。
  12. %ho :⼋进制 short int 类型。
  13. %hx :⼗六进制 short int 类型。
  14. %hu :unsigned short int 类型。
  15. %ld :⼗进制 long int 类型。
  16. %lo :⼋进制 long int 类型。
  17. %lx :⼗六进制 long int 类型。
  18. %lu :unsigned long int 类型。
  19. %lld :⼗进制 long long int 类型。
  20. %llo :⼋进制 long long int 类型。
  21. %llx :⼗六进制 long long int 类型。
  22. %llu :unsigned long long int 类型。
  23. %Le :科学计数法表⽰的 long double 类型浮点数。
  24. %Lf :long double 类型浮点数。
  25. %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。
  26. %o :⼋进制整数。
  27. %p :指针。
  28. %s :字符串。
  29. %u :⽆符号整数(unsigned int)。
  30. %x :⼗六进制整数。
  31. %zd : size_t 类型。
  32. %% :输出⼀个百分号。

        大家看到这是不是头皮发麻了呢?其实只用记住常见几个,其余的需要回来查即可,毕竟咱们又不是最强大脑。

       输出格式 printf() 可以定制占位符的输出格式。

       限定宽度 printf() 允许限定占位符的最⼩宽度。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. printf("%5d\n", 123); // 输出为 " 123"
5. return 0;
6. }

       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⻬,即输出内容前⾯会有空格;如果希望改成左对⻬,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。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 。

       最⼩宽度和⼩数位数这两个限定值,都可以⽤ * 代替,通过 printf() 的参数传⼊。

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. printf("%*.*f\n", 6, 2, 0.5);
5. return 0;
6. }

       上⾯⽰例中, %*.*f 的两个星号通过 printf() 的两个参数 6 和 2 传⼊。

       %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 的⻓度,其中 [m] 代表⼀个数字,表⽰所要输出的⻓度

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. printf("%.5s\n", "hello world");
5. return 0;
6. }

     

         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”。

       3.3scanf

       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:

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. int score = 0;
5. printf("请输⼊成绩:");
6. scanf("%d", &score);
7. printf("成绩是:%d\n", score);
8. return 0;
9. }

       基本⽤法 scanf() 函数⽤于读取⽤⼾的键盘输⼊程序运⾏到这个语句时,会停下来,等待⽤⼾从键盘输⼊。 ⽤⼾输⼊数据、按下回⻋键后, scanf() 就会处理⽤⼾的输⼊,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。

       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 译器如何解读⽤⼾的输⼊,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() 必须提前知道⽤⼾输⼊的数据类型,才能处理数 据。 它的其余参数就是存放⽤⼾输⼊的变量,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 ,表⽰⽤⼾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,将⽤⼾从键盘输⼊的整数存⼊变量 i 。

      注意:变量前⾯必须加上 & 运算符(指针变量除外),因为 scanf() 传递的不是值,⽽是地址, 即将变量 i 的地址指向⽤⼾输⼊的值。 如果这⾥的变量是指针变量(⽐如字符串变量),那就不⽤加 & 运算符。

        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,⽤⼾输⼊的数据之间,有⼀个或多个空格不影响 scanf() 解读数据。另外,⽤⼾使⽤回⻋ 键,将输⼊分成⼏⾏,也不影响解读。

       scanf() 就会开始解读,如果第⼀⾏匹配第⼀个占位符,那么下次按下回⻋键时,就会从第⼆个占 位符开始解读。 scanf() 处理⽤⼾输⼊的原理是,⽤⼾的输⼊先放⼊缓存,等到按下回⻋键后,按照占位符对缓存 进⾏解读。 解读⽤⼾输⼊时,会从上⼀次解读遗留的第⼀个字符开始,直到读完缓存,或者遇到第⼀个不符合条 件的字符为⽌。

       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. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. int a = 0;
5. int b = 0;
6. float f = 0.0f;
7. int r = scanf("%d %d %f", &a, &b, &f);
8. printf("a=%d b=%d f=%f\n", a, b, f);
9. printf("r = %d\n", r);
10. return 0;
11. }

       如果输⼊个数后,按 ctrl+z ,提前结束输⼊;

      占位符 scanf() 常⽤的占位符如下,与 printf() 的占位符基本⼀致。

  1. %c :字符。 • %d :整数。
  2. %f : float 类型浮点数。 •
  3. %lf : double 类型浮点数。
  4. %Lf : long double 类型浮点数。
  5. %s :字符串。
  6. %[] :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⻓度。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 读⼊字符串的最⻓⻓度,即写成 %[m]s ,其中的 [m] 是⼀个整数,表⽰读取字符串的最⼤⻓度,后 ⾯的字符将被丢弃。

       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。

最后:

       今天的学习到这里就结束了,真是一场酣畅淋漓的战斗,别忘了复习哦。再见!

完!

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