类型和变量命名

C语言为什么要有类型

类型是编程语言中一项非常基础的概念。它是用来描述数据的种类或数据类型的，可以是基本类型，如整数、浮点数、字符等，也可以是由基本类型组成的复合类型，如数组、结构体等。类型的存在有以下几个作用：

1. 内存分配：不同类型的数据需要占用不同大小的内存空间，类型可以告诉编译器为变量分配多大的内存空间。

2. 数据验证：类型可以帮助编译器验证数据的完整性和正确性。例如，如果一个变量被声明为整数类型，那么它就只能存储整数值，如果我们试图将它赋值为字符串或其他数据类型，编译器就会给出错误提示。

3. 数据处理：不同类型的数据有着不同的处理方式，例如整数和浮点数的运算方式就是不同的。因此类型可以告知编译器对数据进行何种运算或操作。

总之，类型让程序员可以更加准确地控制和处理数据。同时，类型也可以帮助编译器在编译时进行静态类型检查，防止一些错误在运行时才被发现，提高程序的可靠性和稳定性。

为什么又有那么多种数据类型

C语言有这么多不同的数据类型，是为了满足不同的需求，更确切地表示各种不同类型的数据。不同的数据类型在存储数据时占用不同的内存空间，也有不同的精度和范围，因此程序员需要根据具体的情况来选择合适的数据类型。

例如，在需要存储一个整数时，如果使用char类型，虽然它能够存储整数，但是它只能够存储非常小的整数，如果需要存储较大的整数，就需要使用int类型或long类型。同样的道理，如果需要存储小数，就需要使用float类型或double类型，因为它们具有更高的精度。

此外，不同的数据类型在编写程序时也有不同的用途。例如，指针类型用于动态内存管理，结构体类型用于组织复杂的数据，枚举类型用于在程序中定义特定的常量等等。

变量的命名规则

在C语言中，变量的命名必须遵循以下规则：

1. 变量名只能由字母、数字和下划线组成，不能使用其他符号。

2. 变量名必须以字母或下划线开头。

3. 变量名不能使用C语言中的关键字（例如，if、for、while等）。

4. 变量名的长度没有限制，但在实际编程中，建议将变量名控制在20个字符以内，以方便阅读和维护。

5. 变量名区分大小写，因此，变量名abc和ABC是不同的变量。

6. 变量名应该选择有意义的名称，能够清晰地反映变量的含义。

变量的命名规范

1. 使用有意义的变量名：应该使用能够清楚反映变量含义的名称，例如，使用count来表示计数器变量。

2. 使用小写字母：建议使用小写字母来表示变量名。这种命名方式更容易阅读和维护代码。 3. 使用驼峰命名法：对于由多个单词组成的变量名，可以使用驼峰命名法来表示，即第一个单词以小写字母开始，后续单词的首字母大写。例如，可以使用studentName来表示学生姓名。

4. 不要使用缩写和简写：尽量避免使用缩写和简写来表示变量名。这样的命名方式很容易引起歧义，降低代码的可读性。

5. 避免使用数字开头：变量名不能以数字开头，因为在C语言中，数字开头的名称会被解释为常量。

6. 使用下划线作为单词之间的分隔符：在驼峰命名法中，需要使用下划线作为单词之间的分隔符。例如，student_name。

7. 注意命名空间：变量名应该跟变量所属的函数相关，避免命名冲突。

8.使用"g_"或 "s_"前缀：建议在全局变量名前加上"g_"或 "s_"前缀，以便区别于局部变量。其中，"g_"表示全局变量，"s_"表示静态全局变量。

9.所有的宏定义、枚举常量、只读变量全用大写字母命名，用下划线线分割。

定义变量一定要初始化

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a;
  printf("%d", a);
  //vs编译器直接禁止使用未初始化的变量
  //error C4700: 使用了未初始化的局部变量“a”
  return 0;
}

  如果您声明了一个局部变量但没有初始化它，那么这个变量的初始值将是未定义的，并且其内容可能是任意值。打印未初始化的变量的值是一种不确定行为，因为其内容是不确定的，可能会有垃圾值、0或其他值。

sizeof(int) *p表示什么意思

       继上章的sizeof关键字，我们接着来讲解sizeof关键字，先回忆回忆sizeof是干嘛的

#include<stdio.h>
int main()
{
  int* p = NULL; //声明一个指向整型变量的指针，赋初值为NULL。
  int arr[10]; //声明一个包含10个整型变量的数组。
  int* test[3]; //声明一个包含3个指向整型变量的指针数组。
  printf("%d\n", sizeof(p));//4
  printf("%d\n", sizeof(arr));//40
  printf("%d\n", sizeof(test));//12
  return 0;
}

`sizeof`是C和C++中的一个操作符，用于获取其操作数（变量、类型、表达式等）的字节大小。

那么现在来解释一下sizeof(int) *p表示什么意思。

`sizeof(int)`是一个求整型变量大小的操作符，它返回类型`int`在内存中占据的字节数。通常情况下，一个`int`类型变量占据4个字节（32位系统）或者8个字节（64位系统），具体取决于编译器和操作系统的实现。

`*p`是指针运算符，用来访问指针所指向的内存地址处的值。`p`是一个指向某个整型变量的指针。

因此，`sizeof(int) *p`表示用一个指向整型变量的指针`p`存储一个整型变量的大小。因为一个`int`类型变量通常占据4个字节，所以这条语句等价于`4 *p`。

注意，`sizeof`是一个关键字，而不是函数，不需要用括号将它的参数括起来。在这个例子中，括号会被认为是指向一个函数的指针，而不是求类型大小的操作符。因此，正确的写法应该是`sizeof(int) * p`。

原码、反码和补码的概念

原码（Sign-Magnitude）：原码是二进制表示有符号整数的最简单方式，它的表示方法就是使用二进制数，最高位表示符号位，0表示正数，1表示负数。例如，+5的原码为00000101，-5的原码为10000101。原码的优点是简单直观，易于理解，但是存在着符号位和数值位的处理不一致的问题。

反码（One's Complement）：反码是在原码的基础上，为了解决符号位和数值位处理不一致的问题而设计的。对于正数，其反码就是其原码本身；对于负数，反码的符号位一定是1，数值部分则取原码的数值部分按位取反（0变成1，1变成0），得到的二进制码就是该负数的反码表示。例如，+5的反码为00000101，-5的反码为11111010。反码的优点是对于数值部分的计算仍然是直接相加，但是符号位仍需要额外判断。

补码（Two's Complement）：补码是在反码的基础上，为了解决符号位和数值位处理不一致的问题而产生的。补码表示负数时，先将其转换为其反码，再将反码加1得到补码；补码表示正数时，与原码一样。例如，+5的补码为00000101，-5的补码为11111011。补码的优点在于符号位的处理与数值位的处理是统一的，不需要特殊处理。在补码的表示方式下，负数的补码是它的绝对值的原码按位取反再加1，正数的补码和原码一样。

       总的来说，原码、反码和补码都是表示整数的方法，但是它们对于负数的处理方式不同，补码是最常用的表示方法，也是计算机中进行加减运算时的默认方式，因为补码可以实现符号位和数值位的统一处理，同时在计算机中进行加减运算时也非常方便。

计算机中数据计算时，为什么要转为二级制

       二进制是一种只包含二个数字（0和1）的进制，这种进制可以用来表示所有数字、文字、图形等。而计算机中的所有操作都是由电子元器件完成的，这些元器件只能表示两种状态（电信号的通/断状态），即0和1，所以在计算机中使用二进制可以更直接地与硬件电路之间进行交互。具体来说，计算机将二进制位串（由一系列0和1组成的序列）转换为数字、文字、图形等，进行处理后再将其转换为二进制位串储存到计算机存储器中，在需要时再将其读取并进行相应的操作，最后再将其转换为人类可读的形式输出。这种转换过程虽然看似繁琐，但是计算机中的各种运算、逻辑判断、图像处理等操作都是以二进制数值形式进行的，因此转换为二进制有助于计算机进行高效的运算和存储。所以任何数据在计算中中，都必须转为二级制。

unsigned和signed关键字

unsigned和signed关键字的理解

       在计算机中，整数类型的表示和存储通常是通过二进制补码来完成的。对于有符号整数类型（即signed类型），最高位是符号位，0表示正数，1表示负数。如果要表示-1这个数，需要使用二进制补码来表示，即将1的二进制码取反（变成0），再加1，得到11111111（表示-1的补码），正数的原反补码相同。

而对于无符号整数类型（即unsigned类型），没有符号位，其所有二进制位都表示数值，最小值为0。其原反补码都相同，因此，对于unsigned类型的整数，它只能表示非负整数，而无法表示负数。

因为signed和unsigned类型的表示方式不同，所以它们在使用时需要注意：

1. 范围不同：带符号类型能够表示的整数范围是从负的最大值到正的最大值，而无符号类型只能表示从0到正的最大值。

2. 溢出问题：在进行运算时，如果signed类型的值超过了其范围，会出现溢出现象。而unsigned类型的值超过了其范围，则会进行“回绕”，即从最小值重新开始。

3. 运算方式不同：在进行运算时，signed类型和unsigned类型的运算方式也有所不同。比如，在进行位运算时，signed类型的值会进行符号扩展，而unsigned类型的值则会进行零扩展。

计算二进制的便捷方法 - 2^n

#include<stdio.h>
int main()
{
  //计算机内存储的整形必须是补码
  int a = 10;
  //任何数据在计算中中，都必须转为二级制
  //符号位(0,1) + 数据位
  //有符号正数，原反补码相同
  //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 - 原码、反码、补码
  //16进制
  //0x00 00 00 0a
  int b = -20;
  //16+4 16 = 2^4   4 = 2^2
  //2^n次方 二级制1后面就有n个0
  //16 = 2^4  10000
  //4 = 2^2   00100
  //         相加
  //因为-20是负数 int - 4字节 - 32位
  //最高位是符号位 - 负数 - 1
  //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 - 原码
  //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1011 - 反码,符号位不变,其他按位取反
  //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100 - 补码,反码加1
  //16进制
  //0xff ff ff ec
  return 0;
}

计算补码的方法

计算补码的方法如下：

1. 对于正数，其原码、反码和补码相同。

2. 对于负数，先求其绝对值的二进制表示的反码（即除符号位外的各位取反），然后再将其反码加1得到其补码。

例如，假设要求-5的补码，步骤如下：

       1. 5的二进制表示为0000 0101，因为是正数，所以补码、反码和原码都相同，都是0000 0101。

       2. 将其转换为负数，即符号位变为1，得到1000 0101。

       3. 除符号位外的各位取反，得到1111 1010，这就是-5的反码。

       4. 将反码加1，得到1111 1011，这就是-5的补码。

因此，-5的补码是1111 1011。需要注意的是，在计算机中，通常采用补码表示有符号整数，这样可以避免加减法、逻辑运算等操作的特殊处理。

计算原码的方法

原码是一种二进制数的表示方法，符号位为0表示正数，为1表示负数。计算原码的方法如下：

1. 对于正数，直接将其转换为二进制数即可得到原码。

2. 对于负数，先将其转换成绝对值的二进制数，然后将该二进制数的每个位取反（0变成1，1变成0），最后再将符号位变成1即可得到原码。

3.通过补码求原码

3.1.-20的补码 -> 原码    

方法一:
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100 - 补码 
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1011 - 反码 = 补码 - 1
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 - 原码 = 反码按位取反,符号位不变

3.2.-20的补码 -> 原码  

方法二:
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100 - 原码
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0011 - 反码,符号位不变,其他按位取反
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 - 补码,反码加1

将上面的10和-20的补码转为16进制分别是0x00 00 00 0a和0xff ff ff ec，那我们再来看看它在计算机的内存是怎么存储的。

但是我们发现和我们计算的十六进制有一些区别，计算机的顺序好像是到过来的，这里我们就需要了解计算机存储数据的方式 - 大小端

大小端概念

       大小端（Endianness）是用于描述不同类型的计算机中多字节数据的存储方式。简单来说就是指定了大字节和小字节的存储顺序。一个字节通常由8个二进制位组成，而多字节数据是由多个字节组成的。在存储多字节数据时，我们需要确定这些字节在内存中的排列顺序。 具体来说，大端模式（Big Endian）是将最高有效位存放在最低的内存地址，而小端模式（Little Endian）则是将最低有效位存放在最低的内存地址。在大端模式中，字节序列的存储顺序与它们在数值序列中的顺序一致；而在小端模式中，字节序列的存储顺序与它们在数值序列中的顺序相反。 例如，十六进制值为0x12345678的32位整数，在大端模式中的存储顺序为12 34 56 78，而在小端模式中的存储顺序为78 56 34 12。 不同的处理器和操作系统使用的大小端模式可能不同，因此在进行数据交换和传输时，需要注意其大小端模式的差异。

所以我们刚刚求解的十六进制是大端模式，而我们的电脑存储数据的方式是小端模式。

反码在进行+1的操作时候，符号位也是要参与运行的

接下来我们看一下下面的代码是否正确

#include<stdio.h>

int main()

{

   unsigned int a = 10;//right

   unsigned int b = -10;//?

   //编译不报错

   return 0;

}

       在这个代码中，将-10赋值给了unsigned int类型的变量b。由于unsigned int是无符号整型，它的取值范围是0~4294967295，因此b实际上存储的是4294967286，这是-10的补码在无符号整型范围内的表示。