C语言基础：基本数据类型

数据类型

编译器预算变量（对象）分配的内存空间大小

关键字

C关键字共有32个

• 数据类型关键字（12个）

  char, short, int, long, float, double,

  unsigned, signed

  struct, union, enum,

  void

• 控制语句关键字（12个）

  if, else, switch, case, default,

  for, do, while, break, continue, goto, return

• 存储类关键字（5个）

  auto, extern, register, static, const

• 其他（3个）

  sizeof, typedef, volatile

常量与变量

• 常量：在程序运行过程中，其值不会改变

• 变量：在程序运行过程中，其值可以改变

  1. 在使用前必须先定义，必须指定其数据类型

  2. 标识符命名规则

     • 标识符不能为保留关键字
     • 标识符由字母、数字、下划线组成
     • 只能以字母或下划线开头
     • 标识符区别大小写

  3. 变量初始化：定义的同时赋初值

  4. 变量特点

     • 变量在编译时分配相应的内存空间
     • 可以通过其变量名或者地址访问相应的内存空间

  5. 声明和定义的区别

     • 声明变量不需要建立存储空间，eg：extern int a;

     • 定义变量需要建立存储空间，eg：int a;

       #include 
       
       int mian()
       {
           //extern 只做声明，不能做任何定义
           //声明变量a，没有建立存储空间
           extern int a;
           a = 10; //error：undefined reference to `a'，没有空间无法赋值
           //const修饰一个变量为只读，相当于常量
           const int b = 10;
           b  =20; //error: assignment of read-only variable ‘b’
           int c = b; //ok
           return 0;
       }
       

• eg:

  #include 
  #define PI 3.14
  
  int main()
  {
      float r, s;
      printf("Please input r:");
   	scanf("%f", &r);
      s = PI*r*r;
      printf("this square is %.2f\n", s);
      return 0;
  }
  

进制

• 右边是低位，左边是高位

  进制（逢x进1，接1当x）	表示
  二进制	0, 1
  十进制	0, 1, 2, 3, 4 ,5, 6, 7
  八进制	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
  十六进制	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

• 8421法
  $$1111=2^3\ast 1+2^2\ast 1+2^1\ast 1+2^0\ast 1=8\ast 1+4\ast 1+2\ast 1+1\ast 1=15=F$$

• 进制转换

  • 1位八进制数 = 3位二进制数
  • 1位十六进制数 = 4位二进制数
  • 八进制转十六进制，先转换为二进制数

• C语言中进制表示

  进制	表示
  二进制	C语言不能直接写二进制数
  八进制	以数字0开头，0~7
  十进制	以数字1-9开头，0~9
  十六进制	以0x / 0X开头，09和AF

• eg：

  #include 
  
  int main()
  {
      int a, b, c;
      a = 123;
      b = 0123;
      c = 0x123;
      printf("[10]%d\n[8]%o\n[16]%x\n", a, b, c);
      return 0;
  }
  

原反补码

• 数据在计算机中主要以补码形式存储

术语	含义
bit（比特，位）	一个二进制数（0/1）表示一位，数据传输以“位”为单位
Byte（字节）	一个字节为8个二进制数（8位），计算机中存储最小单位位字节，数据存储习惯以“字节”为单位
WORD（双字节，字）	2个字节，16位
DWORD	两个WORD，4个字节，32位
1 b	1 bit，1位
1 B	1 Byte，1字节，8位
1 k，1 K	1024
1 M（1兆）	1024 k，1024*1024
1 G	1024 M
1 T	1024 G
1 Kb（千位）	1024 bit，1024位
1 KB（千字节）	1024 Byte，1024字节
1 Mb（兆位）	1024 Kb = 1024*1024 bit
1 MB（兆字节）	1024 KB = 1024*1024 Byte

• 存储1字节（8位）大小的数字（char）

  • 原码（用户角度）：原始的二进制
    • 用户的数字分正负数，利用符号位
    • 最高位（左起第一位）为符号数：0代表正数，1代表负数
    • 导致的问题
      1. 0有两种存储方式
      2. 正数和负数相加，结果不正确（计算机只会加法运算）
  • 反码（为了算补码）
    • 规定：正数的原码和反码一致，负数符号位不变，其他位取反（01互换）
    • 导致的问题
      1. 0有两种存储方式
  • 补码（为了存储负数）
    • 规定：正数的原码、反码和补码一致，负数为其补码+1
    • 解决的问题
      1. 统一0的存储编码
      2. 符号位和其他位统一处理
      3. 减法运算转变为加法运算
      4. 两个用补码表示的数相加，最高位（符号位）有进位则被舍去
  • 补码求原码：
    • 正数补码等于其原码
    • 负数符号位不变，其他按位取反，结果+1

• eg：

  数字	原码	反码	补码
  + 1	0 000 0001	0 000 0001	0 000 0001
  - 1	1 000 0001	1 111 1110	1 111 1111
  + 0	0 000 0000	0 000 0000	0 000 0000
  - 0	1 000 0000	1 111 1111	1 0 000 0000（最高位丢弃）
  1 - 1 = 1 + -1	1 000 0010 = -2	1 111 1111 = -0	1 0 000 0000 = -0 = 0

有符号和无符号的区别

• 有符号数，最高位是符号位，1代表负数，0代表整数

• 无符号数，最高位不是符号位，是数的一部分，不包含负数

• -0当作2^x使用（最高位舍去）

  数据类型	占用空间	取值范围
  char	1字节	-128127（-2^72^7-1）
  short	2字节	-3276832767（-2^152^15-1）
  int	4字节	-21474836482147483647（-2^312^31-1）
  long	4字节	-21474836482147483647（-2^312^31-1）
  unsigned char	1字节	0255（02^8-1）
  unsigned short	2字节	065535（02^16-1）
  unsigned int	4字节	04294967295（02^32-1）
  unsigned long	4字节	04294967295（02^32-1）

• eg：

  #include 
  
  int main()
  {
  	char a = 0xff; //[signed] char
      unsigned char b = 0xff;
      //原：1 111 1111 反：1 000 0000 补：1 000 0001
      printf("signed char：%d\n", a); //-1
      //原：1 111 1111 反：1 111 1111 补：1 111 1111
      printf("unsigned char：%u\n", b); //255，输出结果以格式控制符为准
      return 0;
  }
  

• 赋值或者运算，不要越界

  #include 
  
  int main()
  {
      char a = 127 + 2; //129
      //补码：1 000 0001 取反
      //反码：1 111 1110 +1
      //原码：1 111 1111 -127
      printf("%d\n", a); //-127 
      unsigned char b = 255 + 2; //257
      //补码：1 0 000 0001 取反（只取后8位）
      //反码：1 0 000 0001 
      //原码：1 0 000 0001 
  	//warning: large integer implicitly truncated to unsigned type [-Woverflow]
      //隐式截断为无符号类型的大整数
      printf("%u\n", b); //1
      return 0;
  }
  

sizeof关键字

• sizeof不是函数，不用包含头文件，作用为计算一个数据类型的大小，单位为字节

• sizeof返回值位size_t，size_t在32位操作系统试下是unsigned int（无符号整型）

• eg：

  #include 
  
  int main()
  {
      float a;
      double b;
  	printf("char:%ld\nint:%ld\n", sizeof(char), sizeof(int)); //1 4
      printf("float:%ld\ndouble:%ld\n", sizeof(a), sizeof(b)); //4 8
      int len = sizeof(a);
      print("%d", len); //4
  	return 0;
  }
  

整型：int

• 整型变量的输入和输出

  格式控制字符	含义
  %o	一个八进制的int类型数
  %x	一个十六进制的int类型数，输出字母小写
  %X	一个十六进制的int类型数，输出字母大写
  %u	一个无符号的十进制的int类型数
  %hu	一个无符号的十进制的short类型数
  %lu	一个无符号的十进制的long类型数
  %llu	一个无符号的十进制的long long类型数
  %d	一个有符号的十进制的int类型数
  %hd	一个有符号的十进制的short类型数
  %ld	一个有符号的十进制的long类型数
  %lld	一个有符号的十进制的long long类型数

• eg：

  #include 
  
  int main()
  {
  	short a;
  	int b;
  	long c;
  	long long d;
  	printf("Please input a, b, c, d:");
  	scanf("%hd%d%ld%lld", &a, &b, &c, &d);
  	printf("%hd, %u, %o, %x, %X\n", a, a, a, a, a);
  	printf("%d, %u, %o, %x, %X\n", b, b, b, b, b);
  	printf("%ld, %lu, %lo, %lx, %lX\n", c, c, c, c, c);
  	printf("%lld, %llu, %llo, %llx, %llX\n", d, d, d, d, d);
  	return 0;
  }
  

• 几种整型比较

  数据类型	占用空间
  short（短整型）	2个字节
  int（整型）	4个字节
  long（长整型）	windows为4个字节，linux 32位位4个字节，linux 64位为8个字节
  long long（长长整型）	8个字节

字符型：char

• 字符型变量的输入和输出

  数据类型	占用空间
  char	1个字节

  格式控制字符	含义
  %c	一个char类型字符

  • 内存中没有字符，只有数字，一个数字对应一个ASCII码

    man ascii //linux 查看ASCII表
    

  • 定义时单引号只包含一个字符（转义字符除外），用数字或者字符赋值等价

  • 字符类型本质上为1个字节大小的整型

  • 小写字母比大写字母大32

• eg：

  #include 
  
  int main()
  {
  	char a = 97;
  	char b = 'a';
  	printf("a=%c,b=%c\n", a, b); //a a
  	printf("a=%d,b=%d\n", a, b); //97 97
  	char c = 'a';
  	char d = 'A';
  	printf("a=%d,A=%d\n", c, d); //97 65
  	return 0;
  }
  

转义字符

• 由反斜杠\组成的多个字符

  转义字符	含义	ASCII码
  \a	警报	007
  \b	退格(BS)，将当前位置移到前一列	008
  \f	换页(FF)，将当前位置移到下一页开头	012
  \n	换行(LF)，将当前位置移到下一行开头	010
  \r	回车(CR)，将当前位置移到本行开头	013
  \t	水平制表(HT)，跳到下一个TAB位置	009
  \v	垂直制表(VT)	011
  \\	代表 \	092
  \’	代表 ’	039
  \"	代表 "	034
  ?	代表 ？	063
  \0	s数字 0	000
  \ddd	八进制转义字符，d范围0~7	3位八进制数
  \xhh	s十六进制转义字符，h范围09、af、A~F	2位十六进制数

实型（浮点型）：float、double

• 浮点型变量的输入和输出

  数据类型	占用空间	有效数字范围
  float	4个字节	7位有效数字
  double	8个字节	15~16位有效数字

  格式控制字符	含义
  %f	一个float单精度浮点型数
  %lf	一个double双精度浮点型数

  • float存储不准确

• eg：

  #include 
  
  int main()
  {
  	float a = 100.9f;
  	printf("%f\n", a); //100.900002
  	double b;
  	printf("Please input b:");
  	scanf("%lf", &b); //3.14
  	printf("%lf\n", b); //3.140000
  	return 0;
  }
  

类型限定符

限定符	含义
extern	声明一个变量，extern声明的变量没有建立存储空间
const	定义一个常量，值不可修改
volatile	防止编码器优化代码
register	定义寄存器变量，提高效率，register建议型指令，如果CPU有空闲寄存器则生效