C语言学习笔记—数据类型与运算符

常量

• #define： 

1. 是一个预编译指令，常用于C语言中。
2. 用define定义的常量叫宏常量，也叫宏定义。
3. 用define定义的常量一般用大写字母。

   #define BUF 10             // 定义一个常量名字叫BUF，值为10

• const：

1. C语言中常少用const，多用#define。原因见链接：https://blog.csdn.net/qq_34935373/article/details/88654414中指向常量的指针与指针常量的内容描述。
2. 常量在程序运行期间是一直有效地。
3. 在C++中更多使用const 。

   const int a = 10;              // 定义了一个int型常量，名字为a，值为10

• 字符串常量：

1. 用" "引起来的量叫字符串常量。

• sizeof关键字：

1. sizeof计算一个数据类型的大小，单位：BYTE
2. size_t类型在32位操作系统下是unsigned int，就是一个无符号的整数。

int类型

• printf输出int值：

1. %d是输出一个有符号的十进制int类型。
2. %o输出8进制的int 。
3. %x输出16进制的int 。%X输出16进制的int，但用大写字母。
4. %u输出一个无符号的十进制int类型。

• short, long, long long, unsigned int：

1. short是短整型，一般short是int的一半大小，在32位Windows下是2个字节。
2. long是长整型，在32位Windows下是4个字节，64位Windows下是4个字节，在32位Linux下是4个字节，在64位的Linux下是8个字节。
3. long long为长长整型，在32位和64位系统下都是8个字节。
4. 100默认是int，100l是long类型常量，100ll代表long long类型常量，100u代表unsigned int类型常量，100ull代表unsigned long long类型常量。
5. 当超过一个整型能够存放最大范围时，整数会溢出，溢出包括符号位溢出和最高位溢出，符号位溢出会导致数的正负发生改变，最高位的溢出会导致最高位丢失。

• 大端对齐和小端对齐：

1. 计算机的内存最小单位是BYTE，即字节，一个大于BYTE的数据类型在内存中存放有先后顺序。
2. 高内存地址放整数的高位，低内存地址放整数的低位，这种方式叫倒着放，术语叫小端对齐。X86和ARM都是小端对齐。
3. 高内存地址放整数的低位，低内存地址放整数的高位，这种方式叫正着放，术语叫大端对齐。很多Unix服务器的CPU是大端对齐。
4. 例子：

   对于数字 0x12 34 56 78在内存中的存储形式为：
   大端模式：
   低地址 -----------------> 高地址
    0x12  |  0x34  |  0x56  |  0x78
   buf[0]   buf[1]   buf[2]   buf[3] 
   
   小端模式：
   低地址 ------------------> 高地址
    0x78  |  0x56  |  0x34  |  0x12
   buf[0]   buf[1]   buf[2]   buf[3] 
   

char类型

•  char常量、变量：

1. 用' '引起来的就是char的常量。
2. 'a'是一个字符常量a，"a"是一个字符串，'2'是字符2，不是数字2。
3. char a定义一个变量a，'a'其实就是指的字符a的ASCII码，所有英文字符都是一个BYTE的整数，这个整数就是ASCII码。
4. char的本质其实是一个整数，大小是一个BYTE，在C语言中没有BYTE这种类型，用char代替。char大小-128到127之间，unsigned char范围0到255之间。
5. %c输出一个char类型的常量或者变量。
6. 不可打印char转义字符：\a 警报，\b 退格，\n 换行，\r 回车，\t 制表符，\\ 斜杠，\' 单引号，\" shua双引号，\? 问号。

浮点float，double，long double类型

•  浮点常量，变量：

1. float a;定义有个浮点类型小数变量，double b;定义一个double变量，long double c;定义long double变量。所占用字节在不同的操作系统不一样，可用程序验证。
2. %f，%lf输出浮点数。

类型限定

• const：

1. const是定义一个常量 。

• volatile：

1. 代表定义一个变量，这个变量可能在CPU指令之外被改变。
2. volatile 的作用 是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。

• register：

1. register int a; //定义一个寄存器变量。把一个变量放入CPU的寄存器可以提升程序的运行效率。
2. register是建议型的指令，而不是命令型指令，如果CPU有空闲寄存器，那么register可以生效，如果没有空闲的寄存器，则不生效。

字符串格式化输出和输入

•  字符串在计算机内部的存储方式：

1. 字符串是内存中一段连续的char空间，以“\0”结尾。如'a'在内存里是一个字符a，"a"在内存里两个连续的字符，第一个是'a'，第二个是'\0'。

• printf函数，putchar函数：

1. putchar输出一个char，printf输出一个字符串。

   printf格式字符

   字符	对应数据类型	含义
   d	int	接收整数值并将它表示为有符号的十进制整数
   hd	short int	短整数
   hu	unsigned short int	无符号短整数
   o	unsigned int	无符号八进制整数
   u	unsigned int	无符号十进制整数
   x/X	unsigned int	无符号十六进制整数，x对应abcdef，X对应ABCDEF
   f	float或double	单精度浮点数或双精度浮点数
   e/E	double	科学计数法表示的数，e的大小写表示在输出时用e的大小写
   c	char	字符型，可以把输入的数字按ASCII码相应转换为对应的字符
   s/S	char * /wchar_t*	字符串
   p	void *	以十六进制形式输出指针（在内存中的地址）
   %	%	输出一个百分号

   printf附加格式

   字符	含义
   l	附加在d,u,x,o前面，表示长整数
   -	左对齐
   m	数据最小宽度
   0	将输出的前面补上0，直到占满指定列宽为止，不能搭配使用“-”
   N	宽度至少为n位，不够用空格填充

• scanf函数和getchar函数：

1. getchar是从标准输入设备读取一个char。

   char a = getchar();    // 从标准输入设备读取一个char，赋值给变量a

2. scanf通过转义的方式可以得到用户通过标准输入设备输入的整数。

   int a;
   scanf("%d",&a);       // 这里变量一定要写取地址操作符

3. 在 scanf 中，对于从键盘输入的数据的类型、scanf 中“输入控制符”的类型、变量所定义的类型，这三个类型一定要一致，否则就是错的。

运算符表达式和语句

• 基本运算符：

1.  C语言中的运算符号与数学中区别：

   	加法	减法	乘法	除法	求余数（取余）
   数学	+	-	×	÷	无
   C语言	+	-	*	/	%

2. 当除数和被除数都是整数时，运算结果也是整数；如果不能整除，那么就直接丢掉小数部分，只保留整数部分。一旦除数和被除数中有一个是小数，那么运算结果也是小数，并且是 double 类型的小数。
3. C语言中的取余运算只能针对整数，也就是说，% 的两边都必须是整数，不能出现小数，否则编译器会报错。余数可以是正数也可以是负数，由 % 左边的整数决定，即如果 % 左边是正数，那么余数也是正数；如果 % 左边是负数，那么余数也是负数。
4. 在C语言中，对变量本身进行运算可以有简写形式。假设用 # 来表示某种运算符，那么a = a # b可简化为a #= b，其中# 表示 +、-、*、/、% 中的任何一种运算符。
5. a #= b简写形式，不会影响程序的执行效率。
6. ++和--分别称为自增运算符和自减运算符。注意：++ (--)在前面叫做前自增（前自减），前自增（前自减）先自增（自减）运算，再进行其他操作；++ (--)在后面叫做后自增（后自减），后自增（后自减）先进行其他操作，再进行自增（自减）运算。
7. 逗号表达式先求逗号左边的值，然后求右边的值，整个语句的值是逗号右边的值。如下程序片段，输出值应为8。

   int a = 2;
   int b = 3;
   int c = 4;
   int d = 5;
   int i = (a = b, a + d);
   printf("%d\n",i);

• 运算符优先级可以总结出如下规律：

1. 结合方向只有三个是从右往左，其余都是从左往右。
2. 所有双目运算符中只有赋值运算符的结合方向是从右往左。
3. 另外两个从右往左结合的运算符也很好记，因为它们很特殊：一个是单目运算符，一个是三目运算符。
4.  C语言中有且只有一个三目运算符。
5. 逗号运算符的优先级最低，要记住。
6. 此外要记住，对于优先级：算术运算符 > 关系运算符 > 逻辑运算符 > 赋值运算符。逻辑运算符中“逻辑非 !”除外。

   运算符优先级和结合性一览表

   优先级	运算符	名称或含义	使用形式	结合方向	说明
   1	[]	数组下标	数组名[常量表达式]	左到右
   	()	圆括号	(表达式) 函数名(形参表)
   	.	成员选择（对象）	对象.成员名
   	->	成员选择（指针）	对象指针->成员名
   2	-	负号运算符	-表达式	右到左	单目运算符
   	(类型)	强制类型转换	(数据类型)表达式
   	++	自增运算符	++变量名 变量名++		单目运算符
   	--	自减运算符	--变量名 变量名--		单目运算符
   	*	取值运算符	*指针变量		单目运算符
   	&	取地址运算符	&变量名		单目运算符
   	!	逻辑非运算符	!表达式		单目运算符
   	~	按位取反运算符	~表达式		单目运算符
   	sizeof	长度运算符	sizeof(表达式)
   3	/	除	表达式 / 表达式	左到右	双目运算符
   	*	乘	表达式*表达式		双目运算符
   	%	余数（取模）	整型表达式%整型表达式		双目运算符
   4	+	加	表达式+表达式	左到右	双目运算符
   	-	减	表达式-表达式		双目运算符
   5	<<	左移	变量<<表达式	左到右	双目运算符
   	>>	右移	变量>>表达式		双目运算符
   6	>	大于	表达式>表达式	左到右	双目运算符
   	>=	大于等于	表达式>=表达式		双目运算符
   	<	小于	表达式<表达式		双目运算符
   	<=	小于等于	表达式<=表达式		双目运算符
   7	==	等于	表达式==表达式	左到右	双目运算符
   	!=	不等于	表达式!= 表达式		双目运算符
   8	&	按位与	表达式&表达式	左到右	双目运算符
   9	^	按位异或	表达式^表达式	左到右	双目运算符
   10	|	按位或	表达式|表达式	左到右	双目运算符
   11	&&	逻辑与	表达式&&表达式	左到右	双目运算符
   12	||	逻辑或	表达式||表达式	左到右	双目运算符
   13	?:	条件运算符	表达式1? 表达式2: 表达式3	右到左	三目运算符
   14	=	赋值运算符	变量=表达式	右到左
   	/=	除后赋值	变量/=表达式
   	*=	乘后赋值	变量*=表达式
   	%=	取模后赋值	变量%=表达式
   	+=	加后赋值	变量+=表达式
   	-=	减后赋值	变量-=表达式
   	<<=	左移后赋值	变量<<=表达式
   	>>=	右移后赋值	变量>>=表达式
   	&=	按位与后赋值	变量&=表达式
   	^=	按位异或后赋值	变量^=表达式
   	|=	按位或后赋值	变量|=表达式
   15	,	逗号运算符	表达式,表达式,…	左到右

• 数据类型转换：

1. C语言中数据类型转换包括自动类型转换和强制类型转换。
2. 自动类型转换就是编译器默默地、隐式地、偷偷地进行的数据类型转换，这种转换不需要程序员干预，会自动发生。一般两个整数计算结果也是个整数，浮点数与整数计算结果为浮点数，两个浮点数计算结果仍为浮点数。
3. 在赋值运算中，赋值号两边的数据类型不同时，需要把右边表达式的类型转换为左边变量的类型，这可能会导致数据失真，或者精度降低；所以说，自动类型转换并不一定是安全的。对于不安全的类型转换，编译器一般会给出警告。
4.  在不同类型的混合运算中，编译器也会自动地转换数据类型，将参与运算的所有数据先转换为同一种类型，然后再进行计算。转换的规则如下：1）转换按数据长度增加的方向进行，以保证数值不失真，或者精度不降低。例如，int 和 long 参与运算时，先把 int 类型的数据转成 long 类型后再进行运算。2）所有的浮点运算都是以双精度进行的，即使运算中只有 float 类型，也要先转换为 double 类型，才能进行运算。 3）char 和 short 参与运算时，必须先转换成 int 类型。
5. 在代码中明确地提出要进行类型转换，这称为强制类型转换。格式：(type_name) expression ，type_name为新类型名称，expression为表达式。如：

   (float) a;  //将变量 a 转换为 float 类型
   (int)(x+y);  //把表达式 x+y 的结果转换为 int 整型
   (float) 100;  //将数值 100（默认为int类型）转换为 float 类型

6. 无论是自动类型转换还是强制类型转换，都只是为了本次运算而进行的临时性转换，转换的结果也会保存到临时的内存空间，不会改变数据本来的类型或者值。