在学习C语言之前呢,想问友友们两个问题。
为什么我们要学习编程?为什么要写代码?
今天上课时,老师和我们说学习编程和代码是为了解决未来生活中的问题,写出的代码是为了能够描述现实世界。欧克,接下来将和友友们一起学习C语言相关知识。希望对友友们能够有所帮助!!!
C语言中的数据类型和变量是程序设计的基础,理解它们对于编写正确的程序至关重要。在实际编程过程中,需要根据具体需求选择合适的数据类型和变量来存储和处理数据。
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,本章节主要探讨内置数据类型。
1.1 字符型
1 char //character
2 [signed] char //有符号的
3 unsigned char //无符号的
1.2 整型
分类:
int ——整型
short int——短整型
long int——长整型
long long int 更长的整型
1 //整数 - integer
2 //短整数
3 short [int]
4 [signed] short [int]
5 unsigned short [int]
6 //整型
7 int
8 [signed] int
9 unsigned int
10 //长整型
11 long [int]
12 [signed] long [int]
13 unsigned long [int]
14 //更长的整型
15 //C99中引入
16 long long [int]
17 [signed] long long [int]
18 unsigned long long [int]
1.3 浮点型
在计算机语言中,称小数为浮点型
1 float //单精度浮点型
2 double //双精度浮点型
3 long double //C99引入更大取值范围的浮点型
1.4 布尔类型
布尔类型,又称为逻辑类型,是计算机编程语言中经常使用的一种数据类型。它只有两个值:true(真)和 false(假)。这种类型被广泛应用于控制流程、表达比较关系以及作为函数返回值等场景。布尔类型的特点是简洁明了,能够有效表示逻辑上的真假判断,是编程语言中不可或缺的一个基本概念。
1 _Bool
C语言原本是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,专门用来表示真假。
布尔类型的使用需要包含头文件:<stdbool.h>
布尔类型的取值变量是: true 或者 flase
1 #define bool _Bool
2
3 #define false 0
4 #define true 1 //只要是非零值就可以
代码演示:两种方式演示
1.5 各种数据类型的长度
数据类型的长度是计算机科学中一个重要的概念,它指的是数据类型所占用的存储空间大小。不同的数据类型在计算机内存中所占用的空间是不同的,了解数据类型的长度对于编写高效、优化的代码具有重要意义。
作用:了解数据类型的长度可以帮助我们更好地管理内存空间,避免因为数据类型长度不合适而导致的内存浪费或溢出问题。
因此,在实际编程过程中,我们应该根据实际需求选择合适的数据类型和长度,以便更好地管理内存空间,提高程序的性能和稳定性。
1.5.1 sizeof 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。(后面会介绍什么是字节)
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%、%1u和%1lu。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。
补充 size_t
size_t --- 是一种类型,是专门为sizeof 设计的就是sizeof返回值的类型
size_t 其实是一种无符号的整型
unsigned ...
sizeof 的返回值的类型可能是:
unsigned int %u
unsigned long %lu
unsigned long long %llu
由于种类太多,导致在写代码的时候不太方便,便统一使用size_t代替,占位符为%zd
比如:
1 #include <stdio.h>
2
3 int main ()
4 {
5 int a=10;
6 printf("%zd\n,sizeof(a));
7 printf("%zd\n,sizeof(a));//a是变量的名字,可以省略掉sizeof后边的()
8 printf("%zd\n,sizeof(int));
9 printf("%zd\n,sizeof(3=3.5));
10 return 0;
11 }
sizeof 的单位是字节,那么什么是字节呢?
字节是一种计算机单位,计算机单位有 bit Byte KB MB GB TB PB(从小到大)
单位换算:
一个bit可以存放一个2进制的位
1 Byte字节=8bit
1KB=1024Byte
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
1PB=1024TB
1.5.2 数据类型长度
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 { 在vs2022 x64 配置下的输出
5 printf("%zd\n,sizeof(char)); 1
6 printf("%zd\n,sizeof(_Bool)); 1
7 printf("%zd\n,sizeof(short)); 2
8 printf("%zd\n,sizeof(int)); 4
9 printf("%zd\n,sizeof(long)); 4
10 printf("%zd\n,sizeof(long long)); 8
11 printf("%zd\n,sizeof(float)); 4
12 printf("%zd\n,sizeof(double)); 8
13 printf("%zd\n,sizeof(long double)); 8
14 return 0;
15 }
C语言规定:
sizeof(long) >=sizeof(int)
sizeof(long double) >=sizeof(double)
1.5.3 sizeof 中的表达式不计算
1 //测试:sizeof中表达式不计算
2
3 #include <stdio.h>
4 int main()
5 {
6 short s =2;
7 int b =10;
8 printf("%d\n,sizeof(s=b+1));
9 return 0;
11}
通过下面两张图对比来了解sizeof 中表达式不执行的含义
图二中第一个打印出来的结果与图一不同,sizeof函数所表达的是数据类型的长度,在n = m+ 3这个表达式里,m、 3都是int类型,而 n 为short类型,将 int 类型存入 short 类型会出现数据丢失现象 。int是4个字节,而short是2个字节。因此最终打印在屏幕上的结果便为2。
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了。
2、signed 和 unsigned
signed表示有符号的数字:海拔、温度...
unsigned表示无符号的:身高、体重...
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。
1 signed int a ;
2 //等同于 int a;
int 类型也可以不带正负号,只表示非负整数。这是就必须使用关键字unsigned 声明变量。
1 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。
下面的定义是VS2022环境中,limits.h中相关定义。
1 #define SHRT_MIN (-32768) //有符号的16位整型的最小值
2 #define SHRT_MAX 32768 //有符号16位整型的最大值
3 #define USHRT_MAX 8xffff //无符号16为整型的最大值
4 #define INT_MIN (-2147483647 - 1) //有符号整型的最小值
5 #define INT_MAX 2147483647 //有符号整型的最大值
unsigned int 里面的 int可以省略,所以上面的变量声明也可以写成下面这样。
1 unsigned a ;
字符类型 char 也可以设置 signed 和 unsigned 。
1 signed char c; //范围为 -128 到 127
2 unsigned char c;//范围为0到255
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:
1 data_type name;
2 | |
3 | |
4数据类型 变量名
1 int age; //整型变量
2 char ch; //字符变量
3 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。
1 int age = 18;
2 char ch ='w';
3 double weight =48.0;
4 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。
1 #include <stdio.h>
2
3 int global = 2023;//全局变量 相当于共享单车,你们可以使用,别人也可以使用
4
5 int main()
6 {
7 int local = 2018;//局部变量 相当于你自己家里的自行车,只有你们可以使用,外人无法使用。
8 printf("%d\n", local);
9 printf("%d\n",global);
10 return 0;
11}
如果局部和全局变量,名字相同呢?
1 #include <stdio.h>
2
3 int n = 1000;
4 int main()
5{
6 int n = 10;
7 printf("%d\n”n);//打印的结果是多少呢?
8 return 0;
9}
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。
变量创建的本质是:在空间中申请一块空间
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:局部变量是放在内存的栈区
2:全局变量是放在内存的静态区
3:堆区是动态内存分配,malloc、free、calloc、realloc...
5、算数操作符:+、-、*、/、%
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。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3{
4 int x=4+22;
5 int y = 61 - 23;
6 printf("%d\n”,x);
7 printf(“%d\n”,y);
8 return θ;
9 }
5.2 *
运算符 * 用来完成乘法。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int num = 5;
5 printf("%\n",num * num); //输出25
6 return 0;
7 }
5.3 /
运算符/用来表示除法。
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 float x=6/ 4;
5 int y=6/4;
6 printf("%f\n",x);// 输出 1.00000
7 printf("%d\n”,y);// 输出1
8 return o;
9 }
上面示例中,尽管变量 × 的类型是float (浮点数),但是6 / 4 得到的结果是 1.θ,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。
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。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int x =6 % 4; //2
5 return 0;
6 }
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 printf("%d\n",11 % -5); //1
5 printf(“%d\n", -11 % -5); //-1
6 printf("%d\n", -11 % 5); //-1
7 return 0;
8 }
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。
1 int a = 100; //初始化
2 a = 100; //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
赋值操作符也可以连续赋值,如:
1 int a = 3;
2 int b = 5;
3 int c = 0;
4 c = b = a+3;//连续赋值,从右向左一次赋值的。
虽然C语言支持这种连续赋值,但是写出的代码不容易理解,建议还是才开来写,这样方便观察代码的执行细节。
1 int a = 3;
2 int b = 5;
3 int c = 0;
4 b= a+3;
5 c = b;
这样写,在调试的时候,每一次赋值的细节都是可以很方便的观察的。
6.2 复合赋值法
在写代码的时候,我们经常可能会对一个数进行自增,自减的操作
代码演示:
1 int a = 10;
2 a = a+3;
3 a = a-2;
这样写代码C语言给提供了更加方便的写法:
1 int a = 10;
2 a+=3;
3 a-=2;
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:
1 += -+
2 *= /= %=
3 >>= <<=
4 &= |= ^=
6.2.1 += 、 -=
1 int a = 10;
2 a+=20; => a = a+20 //此时得出的结果是a等于30
3
4 a-=10; => a = a-10 //此时得出的结果是a等于0
6.2.2 *= 、 /= 、 %=
1 int a =10;
2 a*=3 => a = a * 3 //a的结果是30
3 a/=2 => a = a / 2 //a的结果是5
4 a%=3 => a = a % 3 //a的结果是1(求余数)
6.2.3 >>= <<=
右移赋值 :a >>= b 表示将变量a的二进制表示向右移动b位,并用0填充空缺的位置,如果a是一个正数,这相当于除以2的b次方。对于负数,结果会有所不同,取决于具体的实现。举个例子,假设我们有一个八位二进制数a = 0b10101010(十进制为140),如果我们执行a = a >> 2,这相当于清除最右边的两位并左移0进去,结果就是 0b10100000(十进制为64)。这个操作可以用于处理位标志、压缩数据等场景。
左移赋值: a<<=b它的作用是将一个数的二进制形式向左移动指定的位数,并将左边多出来的位数用0补齐,然后将结果赋值给这个数。举个例子,如果x的二进制为0000 1000,执行x <<= 3后,x的二进制变为0100 0000,也就是十进制数值变为64。
6.2.4 &= |= ^=
1、 按位与(&=)&符号名为按位与
二元运算符&通过逐位比较两个运算对象,生成一个新值。对于每个位,只有两个运算对象中相应的位都为1时,结果才为1(从真/假方面看,只有当两个位都为真时,结果才为真)。
1 (010010) & (100010) //表达式
2 (000010) //结果值
&= 用法
1 val &= 0234;
2 val = val & 0234;
3 //以上两种等同
2、按位或 ( |=)
二元运算符|,通过逐位比较两个运算对象,生成一个新值。对于每个位,如果两个运算对象中相应的位为1,结果就为1(从真/假方面看,如果两个运算对象中相应的一个位为真或两个位都为真,那么结果为真)。
1 (1001001) | (0100101) //表达式
2 (1101101) //结果式
3
4 val &= 05234;
5 val = val & 05234;
6 //效果等同
3、按位异或:^
二元运算符^逐位比较两个运算对象。如果两个运算对象中相应的位一个为1(只有一个1),结果为1(从真/假方面看,如果两个运算对象中相应的一个位为真且不是两个同为1,那么结果为真)。任何数与0异或都为本身。
1 (10010011) ^(00111101) //表达式
2 (10101110) //结果值
3 //效果相同
4 val ^= 05234;
5 val = val ^ 05234;
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++
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);
计算口诀:先+1,后使用;
7.1.2 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;
7.1.3 前置--
计算口诀:先-1,后使用;
7.1.4 后置--
计算口诀:先使用,后-1;
和++相同,就不再举例说明了。
关于++、-- 我们只需要掌握以上使用方法就可以了。
7.2 +、 -
比较简单,就直接代码演示了
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:
1 (类型)
请看代码:
1 int a = 3.14;
2 //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:
1 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
俗话说,强扭的瓜不甜,我们使用强制类型转换都是万不得已的时候使用,如果不需要强制类型转化就能实现代码,这样自然更好的。
本篇文章就先到这里啦,后面会详细介绍printf函数和scanf函数。
期待友友们的到来!!!如果觉得这篇文章对你有所帮助,不妨给个三连呦,感谢!!!
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