C语言初始：数据类型和变量

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一.数据类型介绍

人有黄人白人黑人，那么数据呢？

我们大家可以看出谁是黄种人，谁是白种人，谁是黑种人，这是因为他们是类似的。

数据也是有类型的，就譬如整数类型，字符类型，浮点型类型。

每种类型也都是能够抽象出共同特征的，编译器也是只有知道了数据的类型才能操作数据。

我们在本文中将学习整数类型，字符类型，浮点型类型，布尔型。

在C语言中，数据类型决定了变量在内存中存储的方式以及可以进行的操作。本文将简要介绍C语言中常见的数据类型，包括字符型、整型、浮点型和布尔类型，并在示例中详细解释其使用原因。

1.sizeof()操作符

1. 1用法

**sizeof()** 可以用于以下几种情况：

• 基本数据类型：获取基本数据类型的大小，如 int、char、float 等。

• 用户自定义类型：获取结构体、联合体和枚举等自定义数据类型的大小。

• 数组：获取整个数组的大小，而不仅仅是指针的大小。

• 变量：获取已声明变量的大小。

使用

对类型的使用：

sizeof(type)

其中 type 可以是任何有效的数据类型，比如 int、float、struct 等。

• 对变量的使用：

  sizeof(variable)
  

  其中 variable 是已声明的变量。

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

2. 字符型

字符型用于表示单个字符，通常占用1个字节。C语言中有三种字符类型：

• char：表示字符类型。
• [signed] char：有符号字符类型，默认情况下char是有符号的，范围通常为 -128 到 127。
• unsigned char：无符号字符类型，范围通常为 0 到 255。

示例：

char c = 'A'; // 'A' 是单个字符，存储在1个字节中，ASCII值为65。
signed char sc = -1; // 使用有符号字符类型，允许负值。此时 -1 会被存储为 2的补码形式。
unsigned char uc = 255; // 无符号字符，表示 0-255 的正值，255 是最大值。

解释：char 默认是有符号类型，因此我们可以使用 [signed] char 来明确表示有符号或 unsigned char 来表示无符号字符，确保不出现负数溢出。

3. 整型

整型用于表示整数，包括短整型、整型、长整型等多种规格。以下是整型的具体类型：

• 短整型：
  • short ：表示较小范围的整数，通常占用 2 个字节。
  • [signed] short ：有符号短整型，允许存储负数。
  • `unsigned short ：无符号短整型，范围扩展至 0 到 65535。
• 整型：
  • int：默认的整型，通常占用 4 个字节。
  • [signed] int：有符号整型，默认范围为 -2147483648 到 2147483647。
  • unsigned int：无符号整型，范围为 0 到 4294967295。
• 长整型：
  • long [int]：比标准整型更大，通常占用 8 个字节（具体实现可能不同）。
  • [signed] long [int]：有符号长整型。
  • unsigned long [int]：无符号长整型。
• 更长的整型（C99引入）：
  • long long [int]：表示非常大的整数，通常占用 8 个字节。
  • [signed] long long [int]：有符号长长整型。
  • unsigned long long [int]：无符号长长整型。

示例：

short s = 32767; // 最大的有符号短整型数值，short 通常占 2 字节。
unsigned int ui = 4294967295; // 最大的无符号整型值，unsigned int 扩展了范围到 0-4294967295。
long long ll = 9223372036854775807; // long long 是 C99 引入的类型，用于存储极大的整数。

解释：根据具体的需求选择合适的整型类型。例如在资源有限的嵌入式系统中，短整型可能用于节省内存，而 long long 适合需要表示极大数的应用场景。

4. 浮点型

浮点型用于表示小数或科学计数法表示的数值。C语言提供了三种浮点类型：

• float：单精度浮点数，通常占用 4 字节，精度较低。
• double：双精度浮点数，通常占用 8 字节，精度较高。
• long double：扩展精度浮点数，占用更多的字节，依赖于具体实现。

示例：

float f = 3.14f; // 'f' 后缀强制将常量 3.14 视为 float 类型，否则它会被视为 double 类型。lf为long float
double d = 3.141592653589793; // 双精度浮点数，提供了更高的精度，适合科学计算。
long double ld = 3.14159265358979323846L; // 'L' 后缀表示 long double 类型，精度比 double 更高。

解释：C语言默认将小数视为 double 类型，因此对于 float 类型的变量，必须在常量后加上 f 后缀。对于需要极高精度的场合，例如高精度的科学计算，可以使用 long double 类型。

5. 布尔类型

在早期的C语言中，并没有专门的布尔类型，通常使用整数来表示真假：0 表示假，非零表示真。

从C99标准开始，C语言引入了专门的布尔类型，名为 _Bool。为了使代码更加可读，C99还引入了 <stdbool.h> 头文件，它定义了 bool、true 和 false 这几个宏，便于程序员使用。

示例:

#include <stdbool.h>
#define true 1
#define false 0
bool b = true;  // 使用 C99 的布尔类型 _Bool，true 表示 1。
bool flag = false; // 使用 <stdbool.h> 定义的 bool 类型，false 表示 0。

解释：虽然布尔类型的本质是整数（0 或 1），但使用 bool 和 true/false 使代码更具可读性，尤其在逻辑判断中。

unsigned和signed

有符号数和无符号数表示的数字总量是相同的，但有符号数可以表达负数，而无符号数只能表示非负整数，因此它们的数值范围不同。
下图：
**

6.数据类型大小

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(char));
printf("%zd\n", sizeof(_Bool));
printf("%zd\n", sizeof(short));
printf("%zd\n", sizeof(int));
printf("%zd\n", sizeof(long));
printf("%zd\n", sizeof(long long));
printf("%zd\n", sizeof(float));
printf("%zd\n", sizeof(double));
printf("%zd\n", sizeof(long double));
return 0;
}

数据类型的取值范围

在C语言中，有多种整型数据类型，如 short、int、long 和 long long。为什么会有这么多不同的类型呢？其实，每种数据类型都有自己的取值范围，也就是能够存储的数值的最大值和最小值。通过提供丰富的数据类型，程序员可以根据具体场景选择最合适的类型，从而优化内存使用和性能。

如果我们需要查看某种数据类型在当前系统上的极限值，可以通过头文件 limits.h 和 float.h 来查阅。这些头文件定义了各种整数和浮点类型的取值范围。为了保证代码的可移植性，建议使用这些文件中定义的常量来获取不同数据类型的极限值。

常见的极限值常量如下：

SCHAR_MIN 和 SCHAR_MAX：signed char 的最小值和最大值。
**SHRT_MIN 和 SHRT_MAX：**short 的最小值和最大值。
**INT_MIN 和 INT_MAX：**int 的最小值和最大值。
**LONG_MIN 和 LONG_MAX：**long 的最小值和最大值。
**LLONG_MIN 和 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。

二.变量

2.1 变量的创建

变量是可以存储数据的名字，类型用于确定变量可以存储的数据种类。变量的语法是：

数据类型 变量名;

例如：

int age;  // 整型变量
char ch;  // 字符变量
double weight;  // 浮点型变量

变量在声明时可以赋初值，这称为初始化，例如：

int age = 18;
char ch = 'w';
double weight = 48.0;

4.2 变量的分类

1. 全局变量：定义在main函数{} 外部，作用范围全局可见，整个程序都可以访问。
2. 局部变量：定义在函数{} 内部，只能在当前函数或代码块中使用。

示例：

#include <stdio.h>
int global = 2023; // 全局变量
int main() {int local = 2018;  // 局部变量printf("%d\n", local);printf("%d\n", global);return 0;
}

注意：当全局变量与局部变量同名时，局部变量优先。（就近原则）

5. 算术运算符

常见的算术运算符包括：+（加），-（减），*（乘），/（除），%（取模）。这些操作符在运算时遵循左到右的运算顺序。

5.1 加法与减法

int x = 4 + 22;  // x = 26
int y = 61 - 23; // y = 38

5.2 乘法

int num = 5;
printf("%d\n", num * num);  // 输出 25

5.3 除法

整数除法只保留整数部分：

float x = 6 / 4; // 1.000000
int y = 6 / 4;   // 1

当至少有一个操作数为浮点数时，进行浮点除法：

float x = 6.0 / 4;  // 输出 1.500000

5.4 取模运算

取模运算 % 返回两数相除的余数，适用于整数：

int x = 6 % 4;  // 输出 2

负数取模时，结果的正负号取决于第一个操作数：

printf("%d\n", 11 % -5);   // 1
printf("%d\n", -11 % 5);   // -1

• ps:被操作符操作的数称为操作数。

6. 赋值运算符

= 是基本的赋值运算符，此外还有复合赋值运算符，如：+=, -=, *=, /=, %=。

例如：

int a = 10;
a += 3; // 相当于 a = a + 3
a -= 2; // 相当于 a = a - 2

赋值操作符也可以连续赋值，如：

int a = 3;
int b = 5;
int c = 0;
c = b = a+3;//连续赋值，从右向左依次赋值的。  相关知识点：操作符优先级

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，这样⽅便在调试中观察代码的执⾏细节。

int a = 3;
int b = 5;
int c = 0;
b = a+3;
c = b;

7. 单目运算符

单目运算符只有一个操作数，如 ++（自增），--（自减），正号+，负号-。

7.1 自增与自减

前置自增/自减：先执行加/减操作，再使用该值。

int a = 10;
int b = ++a;  // a先加1，a和b均为11

后置自增/自减：先使用该值，再执行加/减操作。

int a = 10;
int b = a++;  // b为10，a加1后变为11

如果有机会给大家讲这两个操作符的实现的话，会讲的。

7.2 正负号运算

正号 + 不改变值，负号 - 用于取反：

int a = 10;
int b = -a;  // b = -10

8. 强制类型转换

强制类型转换用于将一种数据类型转换为另一种，语法如下：

(类型) 表达式

例如：

int a = 3.14;//int-double类型不一样，报警告 
int b=(int)3.14// a的值为3，取整数部分

二.printf（）

2.1基本用法

print的意思是打印，f是format（格式化）。printf就代表可以按照自己规定的格式进行打印。

printf("hello 401!");

printf不会在行尾默认添加换行符，运行结束后，光标就停留在输出结束的地方。
使用\n可以让光标移到下一行

printf("hello 401\n");

2.2占位符

printf是自己定制格式的，程序做出来是给别人用的，也就是说，我们用的是我们定制的格式打印出它们个性化的语句的。
如何达到这个效果呢？
这就需要占位符了。
所谓的“占位符”，是表示这个位置可以用其他值取代。

int a;
scanf("%d",a);
printf("This is %d apples",a);

上⾯⽰例中， There are %d apples\n 是输出⽂本，⾥⾯的 %d 就是占位符，占位符的第⼀个字符为百分号 % ，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 a替换 %d 。执⾏后的输出结果就是 There are “输入的a” apples 。

一行输出语句中也可以有多个占位符

printf("%s说现在%d点了", "kuzi", 21);

对于现在的你们而言，只需要记住格式即可，等学完函数，就能搞懂了。
下面列举占位符：
%d：十进制整数
%s：字符串
%c：单个字符
%f：浮点数
%x：十六进制整数
%o：八进制整数
%u：无符号整数
%%：输出百分号
%zd: 无符号整数
%p: 指针类型

2.3输出格式的限定

我们可以限定占位符的格式，如下例：

printf("%5d\n",123);

%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；若是想要左对齐的话，可以在占位符的 % 的后⾯插⼊⼀个 - 号，会在输出内容后⾯添加空格。

printf("%-5d401\n",123);

如果是小数的话，

printf("%12f\n", 4.01);//小数默认6位，占了7位，还有5位用空格补全。

当然，也是可以显示正负号的，这个采取的方式很简单，如下：

printf("%+d401\n",123);
printf("%-d401\n",123);

输出⼩数时，有时需要限定⼩数的位数。
举例：希望⼩数点后⾯只保留两位，占位符可以写成 %.2f 。

printf("%.2f\n", 4.01);

因此，我们需要限定几位，就可以写.几（你先要的数字）了。
除此之外，.几（你想要的数字）还可以限定字符串的长度。
如下：

printf("%.5s\n","我在401学习知识");

最后一点：最小宽度和小数位数这两个限定值可以一起使用。

printf("%10.2f\n", 4.01);//占10位，保留两位小数。

三.scanf

3.1scanf使用

scanf函数用于读取用户的键盘输入，当程序运行到scanf语句时，会停下来，等待用户从键盘输入。
用户输入数据，按下回车键后，scanf会处理用户的输入，并将其存到变量当中去。
因此，scanf是用来给变量赋值的函数，使用格式如下：

scanf("%d", &a);//&为取地址符，现在记住要这么写即可。以后会教
scanf("%d%d",&a,&b);

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
译器如何解读用户的输⼊，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户输⼊的变量地址的。（现在只需要记住即可，不需要懂原理，后续会讲。）

	int a=0,b=0,c=0,d=0,e=0;scanf("%d", &a);//&为取地址符，现在记住要这么写即可。以后会教printf("%d\n",a);scanf("%d%d", &b,&c);//中间可以用空格隔开，也可以enter隔开printf("%d %d\n", b, c); //中间可以用空格，也可以enter隔开scanf("%d,%d", &d, &e);//不推荐用这种，只能用逗号隔开printf("%d %d\n",d,e);