数据与C
位（bit）是计算机最小的存储单位。它可以容纳两个值（0或1）之一，是计算机存储的基本单位。
字节（byte）是常见的计算机存储单位，一般一个字节由八个位组成，可包含256种0、1的组合。
字（word）取决于计算机本身的位数，现代操作系统中一般为32位机和64位机。
变量与常量数据
变量的值可以在程序执行过程中改变与指定，而常量不可以。
数据类型与关键字
| K&R关键字 | C90关键字 | C99关键字 |
|---|---|---|
| int | signed | _Bool |
| long | void | _Complex |
| short | _Imaginary | |
| unsigned | ||
| char | ||
| float | ||
| double |
int关键字是基本的整数类型，long short unsigned signed用于提供基础类型的变种。
char 关键字用于表示字母及符号等字符，也可以表示小的整数。（char本质是按int存储的）
float double和 long double表示带小数点的数。（float本质是按double存储的）
_Bool类型表示布尔值true和false， _Complex 和 _Imaginary 分别表示复数和虚数。
这些类型按照存储方式分为两个系列，即整数（integer）类型和浮点数（floating-point）类型。
整数类型和浮点类型
对于人，整数和浮点数的区别在于它们的书写。
对于计算机，区别在于它们的存储方式。
两种数之间的区别
- 整数没有小数部分，浮点数可以有小数部分。
- 浮点数可以表示比整数范围大得多的数。
- 对于算术运算（比如两个很大的数相减），使用浮点数会损失更多精度。
- 因为在任何区间内，都存在无穷多个实数所以无法表示所以值，往往只能是实际值的近似。
- 浮点运算通常比整数运算慢。
整数
整数（integer）就是没有小数部分的数。
浮点数
浮点数（floating-point）差不多是可以和数学中的实数（real number）概念相对应。实数包含了整数之间的那些数。
C数据类型
int类型
int类型是有符号整数，它的值可以是正、负的整数或是0，其取值依赖于计算机系统。
ISO/ANSI C规定 int 类型的最小范围是-32768到32767，系统可以使用一个指示正负号的特定位来表示有符号整数。
声明与初始化
int erns;
int hogs.cows,goats = 14; // 这种情况容易造成误解可读性差
cows = 112;
变量的声明可以多个，也可以分别声明每个变量（可读性好）。
变量的初始化（initialize）就是为变量赋一个初始值，可以在声明时进行初始化，也可以在随后赋值如第三行。
打印整数：
int one = 1;
int two = 2;
printf("The number is %d and %d\n",one,two);
注意：
int类型打印时使用%d格式说明符（format specifier），注意格式说明符的书目和要显示的值数目一定要相同，要显示的值都必须对应自己的格式说明符。
八进制与十六进制
计算机中使用二进制存储，所以使用八进制和十六进制可以更方便表示与计算机相关的值。
在C语言中，使用前缀0X或者0x表示使用十六进制值，前缀0（零）表示使用八进制值。
打印八进制和十六进制数
/* 以十进制、八进制和十六进制输出100 */
#include
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;
}
// 对应的输出为：
dec = 100; octal = 144; hex = 64
dec = 100; octal = 0144; hex = 0x64
可以看出，使用%o和%x可以打印出十六进制数，加上#可以打印出前缀。
-
signed关键字，可以和任何有符号类型一起使用，基本默认使用，使用它可以使数据类型更加明确。 -
unsigned int类型，用于非负值的场合，在十六位机子中取值范围为0到65535。 -
short int类型，可能占用比int类型更少的存储空间。 -
long int类型，可能占用比int类型更多的存储空间。 -
long long int类型，在C99中引入，占用比long类型更多的存储空间 - 在C90中引入了
unsigned long int和unsigned short int类型。C99又增加unsigned long long int类型。
C仅保证
short类型不会比int类型长，long类型不会比int类型短。
目前的一般情况是，long long类型为64位，long类型为32位，short类型为16位，int类型为16位或32位（依机器自然字大小而定）。
| 类型 | 最小取值范围 |
|---|---|
| short和int | -32767~32767 |
| unsigned short和unsigned int | 0~65535 |
| long | -2147483647~ 2147483647 |
| unsigned long | 0~4294967295 |
| long long | -9223372036854775807 ~9223372036854775807 |
| unsigned long long | 0~18446744073709551615 |
如何选取数据类型
- 优先考虑
unsigned类型，用于计数比较自然，不需要负数所以能容纳更大的值。 - 当
int类型无法表示一个数而long类型可以时，使用long类型。然而long会减慢计算，当确实需要32位整数时再使用。 - 同上，如果需要64位整数时，使用
long long类型，当int为32位系统时，如果需要16位整数，使用short类型可以节省空间。
整数溢出
// 超出系统上的最大int值
#include
int main(void)
{
int i = 2147483647;
unsigned int j = 4294967295;
printf("%d %d %d\n", i, i+1, i+2);
printf("%u %u %u\n", j, j+1, j+2);
return 0;
}
// 此程序的输出为：
2147483647 -2147483648 -2147483647
4294967295 0 1
由上可知，整数溢出时会回到初始值，就好像时钟一样走完了一圈回到一开始的地方（就像循环单链表）。
具体原理可以参考下面整数类型的存储方式一图
无符号数当达到最大值时再加1的话会往前进位直到最高位时溢出（无法存储到最高位前面的数据），导致可存储的位数都为0，结果也为0。
而有符号整数达到最大值时再加1的话会变成它的最大负数（也就是正数的负值加一，因为正数有一个给了零）。
编译器如何确定常量类型大小
一般像2345这样的数字时，它会以int存储，当使用1000000 这样的数字时，编译器会视为long int类型，当大于long类型时 会视为 unsigned long，如果仍然不够C会视为long long或者unsigned long long
八进制和十六进制常量通常视为int类型。如果值过大会按上面的顺序依次试用。
一般操作系统会选择较小的类型存储，如果希望把小的常量作为long类型对待，可以使用l或L，这个同样适用于八进制与十六进制。
与之类似，在支持long long的系统中，可以使用ll或者LL后缀标识long long类型值，如3LL。
u或U后缀用于标识 unsigned long long类型值，比如5ull，10LLU等等。
打印short、long、long long和unsigned类型数
| 类型 | 说明符 |
|---|---|
| unsigned int | %u |
| long | %ld（十进制） %lx（十六进制） %lo（八进制） |
| short | %hd（十进制） %hx（十六进制） %ho（八进制） |
| long long | %lld（有符号） %llu（无符号） |
注意：h 和 l 都可以与 u 结合使用标识无符号类型
常量后缀支持大小写而类型说明符只能使用小写。
printf 函数根据类型说明符读取该类型大小的内存区，并根据类型说明符解析该内存区内的数据并打印出来。
int 类型是计算机处理起来最方便有效的整数类型，所以在 short 和 int 长度不相同的系统中，使用 int 类型值进行参数传递会更快。（书中41页 print2.c程序）
如果类型说明符与类型不匹配，大的类型可以显示小的类型，如果小的类型显示大的就会对数据截断显示出截断部分的数据。
使用字符：char类型
char类型的技术实现是整数类型，存储的是整数，计算机使用一种数字编码，用特定的整数表示特定字符。（比如ASCII码）
声明及初始化
char response;
char itable,latan;
char grade = 'A'; // 与char grade = 65 是相同的, 不过这样可读性差。
itable = 'T' // 只要是在char类型范围内的整数就允许赋值。
A作为数值65存储在32位内存单元内，而赋值给grade则把66存储在一个8位单元中。
使用单引号表示一个字符，如果是双引号的字符串需要存放在char数组内。
非打印字符
非打印字符例如一些动作描述：退格、换行或者让终端响铃。
C提供了三种方法来表示：
- 使用 ASCII 码，例如蜂鸣器的 ASCII 值为7，可以这样写：
char beep = 7； - 使用特殊的符号序列，即转义序列（Escape Sequence），使用转义序列易于记忆且可移植性好。
| 序列 | 意义 |
|---|---|
| \a | 警报（ASCII C） |
| \b | 退格 （使活动位置在当前行上退回一个空格） |
| \f | 走纸 （将活动位置移到下一页开始处） |
| \n | 换行 （将活动位置移到下一行开始处） |
| \r | 回车 （将活动位置移到当前行的开始处） |
| \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（o表示一个八进制数字） |
| \xhh | 十六进制值（h表示一个十六进制数字） |
给一个字符变量赋值时，转义序列必须使用单引号：char nerf = '\n';，在双引号中的字符集合则无需单引号。
- C90开始提供了使用十六进制形式表示字符常量，例如Ctrl+P字符的十六进制ASCII码为10,表示为
\x10或\X010。
当使用数值编码时使用\032而不是032,更能表现使用字符编码的意图且方便嵌入到字符串中。
打印字符
#include
int main(void)
{
char ch;
printf(" Please enter a character.\n");
scanf("%c",&ch);
printf(" The code for %c is %d.\n", ch, ch);
return 0;
}
/* 程序运行如下：
Please enter a character.
C
The code for C is 67.
*/
printf()说明符决定数据的显示方式而不是决定数据的存储方式。
有符号还是无符号
根据C90标准，C允许在关键字char前使用signed和unsigned。无论默认的char类型是什么，signed char就是有符号类型，而unsigned char则是无符号类型。这对于使用字符类型处理小整数十分有用。如处理字符，则只须使用不带修饰词的标准char类型。
_Bool类型
是由C99引入的，用于标识布尔值，即逻辑值true（真）与false（假）。因为C用值 1 表示 true 用值 0 表示 false，所以_Bool类型实际上是用一位来存储的整数类型。
可移植的类型： inttypes.h
C99提供了几组可选的名字合集，使用时要包含inttypes.h头文件。
“确切长度类型” 例如int16_t表示16位有符号整数 、uint32_t表示32位无符号整数。
“最小长度类型” 例如int_least8_t是可以容纳8位有符号数的那些类型中长度最小的一个的别名。
“最快最小长度类型”（fastest minimum width type）如int_fast8_t定义为系统中对8位有符号数而言计算最快的整数类型的别名。
“最大的整数类型”例如intmax_t定义为最大的无符号整数类型。
详细其他的内容参考书中P614 参考资料6 “扩展的整数类型”。
如何打印
inttypes.h提供了打印需要的宏定义。
#include
#include
int main(void)
{
int16_t me16;
me16 = 4593;
printf(" Use a \" macro \" from inttypes.h: ");
printf(" me16 = %" PRId16 "\n" ,me16);
return 0;
}
必须在C99之后才提供该支持。
float、double 和 long double类型
| 类型 | 最小位数 |
|---|---|
| float | 6 |
| double | 10 |
| long double | 只保证至少同double一样 |
声明浮点变量
float noah,jonah;
double trouble;
float planck = 6.63e-34;
long double gnp;
浮点常量
一般的常量如-1.56E+12或2.87e-3，可以省略正号，可以没有小数点（2E5）或指数部分（19.28），当不能都没有。
默认情况下，编译器将浮点常量当作double类型，如 some = 4.0 * 2.0其中 4.0 和 2.0 被存储为double类型，通常使用64位存储。乘积使用双精度结果被截成正常的 float 长度。这能保证精度但会减慢程序执行。
C可以使用 f 或 F 后缀使编译器把浮点常量当 float 类型，比如 2.3f 和 9.11E9F。
l 和 L 后缀使一个数字成为 long double类型，比如 54.31 和 4.32e4L。
C99增加了一种十六进制格式。这种格式使用0x或0X前缀，接着是十六进制数字，然后是字母 p 或 P，最后是二的指数。如 0xa.1fp10 a 是10， .1f 表示1/16 加上 15/256，p10 表示二的十次方。十进制为10364.0。
打印浮点数
| 说明符 | 输出类型 |
|---|---|
| %f | 小数形式 |
| %e或%E | 指数计数法 |
| %a或%A | 十六进制格式浮点数 |
long double 类型需要加上 L 如 %Lf，%Le和%La
float和double使用同样的类型符是因为 printf() 在参数传递时，C自动将 float 类型的参数转化成 double 类型。
浮动值的上溢和下溢
假设计算的数大到计算机不能表达的数时，会发生上溢（overflow）。printf()函数显示此值为inf或infinity（或其他个含义的名称）。
假设计算的数已经是能表示的最小数字，将此数除以 2。通常计算机只好将尾数部分的位进行右移，空出首位二进制数，并丢弃最后一位二进制。以十进制为例，把一个包含四位有效数字的数字的数 0.1234E-10 除以 10，将得到结果 0.0123E-10 ，损失了一位有效数字。此过程称为下溢（underflow）。
还有一个特殊的浮动值 NaN （Not-a-Number）例如 asin(); 输入参数不能大于 1 否则函数返回 NaN 值。
复数和虚数类型
C99支持 complex.h 头文件。
_Complex的三种：float _Complex 、double _Complex、long double _Complex。
_Imaginary的三种：float _Imaginary 、double _Imaginary、long double _Imaginary。
各种类型所占大小
C99提供了 %zd 说明符来打印数据大小。
// todo：程序代码。
注意的内容
C对待类型不匹配现象更宽容。
int apples = 3; // 正确
int oranges = 3.0; // 不好的形式
C会自动对该值进行类型转换以便和变量类型相匹配，但是可能会丢失一部分数据。
int cost = 12.99； // 把一个 int 变量初始化为一个 double 值
float pi = 3.1415926536；// 把一个 float 变量初始化为一个 double 值
第一个会丢弃小数部分不进行四舍五入，第二个会损失部分精度，因为 float类型只能保证前 6 位是精确的。
有的变量命名规则，其中变量名可以表达它的类型。例如： 使用 i_ 前缀表示 int 变量，使用 us_ 表达 unsigned short 变量。
#include
int main(void)
{
int f = 4;
int g = 5;
float h = 5.0f;
printf("%d\n", f, g); // 参数太多
printf("%d %d\n", f); // 参数太少
printf("%d %f\n", h, g); // 值的类型不对应
return 0;
}
当参数过多或过少时，它的值会随平台不同而不同。
使用 %d 显示 float 值不会把该 float 值转换为近似的 int 值，而是显示垃圾值。与之类似，使用 %f 显示 int 值也不会把 int值转换为浮点值。
转义序列的应用
#include
int main(void)
{
float salary;
printf("\aEnter your desired monthly salary: ");
printf(" $_______\b\b\b\b\b\b\b");
scanf("%f",&salary);
printf("\n\t$%.2f a mouth is $%.2f a year.",salary, salary * 12.0);
printf("\rGee!\n");
return 0;
}
/*
输入：2000.00
Enter your desired monthly salary: $2000.00
Gee! $2000.00 a mouth is $24000.00 a year.
*/
演示了退格（\b）、制表符（\t）和回车符（\r）的工作方式。
刷新输出
pintf()语句将输出传递给一个被称为缓冲区（buffer）的中介存储区域。缓冲区中的内容再不断地传递给屏幕。
标准 C 规定在以下几种情况下将缓冲区传给屏幕
- 缓冲区满的时候
- 遇到换行符的时候
- 需要输入的时候（scanf）
将缓冲区传输给屏幕或文件称为刷新缓冲区（flushing the buffer）。
早期的C语言版本遇到
scanf()不会强迫缓冲区刷新，为防止此情况可以使用换行符刷新缓冲区。