C语言初阶——1.基本数据类型

C语言初阶——1.基本数据类型

1. 数据类型

数值类型分为整型(整数)和浮点型(小数)。按照表示数字范围的从大到小

• 整数分为五类：字符型(char)、短整型(short)、整型(int)、长整型(long)和长长整型(long long)
• 浮点型分三类：单精度型(float)、双精度型(double)和长双精度型(long double)

1.1 获取类型大小

关键字sizeof：查看变量或者类型大小

int n;
printf("%d",sizeof(int));
printf("%d",sizeof(n));

上面的括号不是必须的，但是建议带上。所以也可以如下表示：

int n;
printf("%d",sizeof int);
printf("%d",sizeof n);

2.2 各种类型的大小

printf("sizeof(char)=%d\n",sizeof(char));
printf("sizeof(short)=%d\n",sizeof(short));
printf("sizeof(int)=%d\n",sizeof(int));
printf("sizeof(long)=%d\n",sizeof(long));
printf("sizeof(long long)=%d\n",sizeof(long long));
printf("sizeof(float)=%d\n",sizeof(float));
printf("sizeof(double)=%d\n",sizeof(double));
printf("sizeof(long double)=%d\n",sizeof(long double));

在编译命令加上选项-m32再试一下。

通常有些类型大小并不是固定的，计算机硬件、操作系统和编译器都会影响类型的大小。通常类型大小有如下规律：
char < short < int < float < double
int <= long <= long long

在常用的计算机硬件和操作系统中，各种类型的大小如下表所示：

2.3 字节

sizeof获得数据的单位是Byte(字节)。Byte(字节)是计量存储容量的一种计量单位，一个字节是8位二进制，可容纳256个数字。一个ASCII字符就是一个字节。

除了Byte(字节)，还有其他常用存储容量单位

NO.	单位	说明
1	bit(比特/位)	计算机中的最小数据单位，1个Byte(字节)=8个bit(比特/位)
2	word(字)	计算机CPU一次操作处理实际数据最大位数，我们常说的32/64位就是计算机的字。
3	KB	1KB=1024B
4	MB	1MB=1024KB
5	GB	1GB=1024MB
6	TB	1TB=1024GB

有时，我们用B表示Byte(字节)，用b表示bit(比特/位)，注意两者区别。

2.4 输入输出格式化

No.	类型	占位符
1	char	%c
2	short	%hd
3	int	%d
4	long	%ld
5	long long	%lld
6	float	%f
7	double	%lf
8	long double	%Lf

double的输入占位符必须是%lf，输出占位符可以是%f。

2. 整数类型

2.1 表示范围

每种数据类型大小不同，各自表示数据范围也不同。下面的常用类型的范围。

No.	类型	数字范围	表示
1	char	-128~127	-27~27-1
2	short	-32 768~32 767 约（-3万 ~ +3万）	-215~215-1
3	int	-2 147 483 648~2 147 483 647 约（-21亿 ~ +21亿）	-231~231-1
4	long long	-9 223 372 036 854 775 808~9 223 372 036 854 775 807 约（-1020亿~ +1020亿）	-263~263-1

上面的是通常范围(32位下)，实际上有些情况略有出入。总之，类型的表示范围与类型大小存在如下关系：

其中，n是类型大小(bit)。

2.2 无符号整型

在一些特殊情况下，数据只用0和整数，不存在负数，这时可以使用无符号整型unsigned。无符号整型只是在原来的整型前加上关键字unsigned。因为没有负数，所以数值的表示范围扩大了一倍。

No.	类型	数字范围	表示
1	unsigned char	0~255	0~28-1
2	unsigned short	0~65 535约+6万	0~216-1
3	unsigned int	0~4 294 967 295约+43亿	0~232-1
4	unsigned long long	0~18 446 744 073 709 551 615	0~264-1

类型的表示范围与类型大小存在如下关系：

其中，n是类型大小(bit)。

输入输出无符号整型格式

No.	类型	占位符
1	char	%u
2	short	%hu
3	int	%u
4	long	%lu
5	long long	%llu

2.3 整型类型选择

整型类型很多，通常遵循下面的使用规则：

1. 大多数情况下使用int。
2. 如果int范围不够，使用long long。
3. 避免使用long。
4. 谨慎使用unsigned。

3. 浮点类型

3.1 浮点数的范围

运行下面程序，分析执行结果：

#include 

int main(){
     
    printf("1.0/0.0  = %f\n",1.0/0.0);
    printf("-1.0/0.0 = %f\n",-1.0/0.0);
    printf("0.0/0.0  = %f\n",0.0/0.0);
    return 0;
}

当浮点数超出可表示的范围，会有如下值。

No.	输出	含义
1	inf	表示正无穷大
2	-inf	表示负无穷大
3	nan	不存在

3.2 浮点数的精度

• 设计上的精度问题
  运行下面程序，分析执行结果：

#include 

int main(){
     
    float  f = 123456789.0;
    double d = 123456789.0;
    printf("f=%f\n" ,f);
    printf("d=%lf\n",d);
    return 0;
}

计算机浮点数存在精度问题。

No.	类型	数字范围	有效数字
1	float	-3.4E+38~3.4E+38	6~7
2	double	-1.7E-308～1.7E+308	15~16
3	long double	-1.2E-4932~1.2E+4932	18~19

注意：浮点类型没有无符号unsigned类型。

• 运算中的精度问题
  运行下面程序，分析执行结果：

#include 

int main(){
     
   float a = 10.2;  
   float b = 9;  
   float c = a - b;
   printf("%f - %f = %f\n", a,b,c);  
   return 0;
}

上面结果看似正确，把程序改成如下：

#include 

int main(){
     
   float a = 10.2;  
   float b = 9;  
   float c = a - b;
   if(c == 1.2){
     
       printf("%f == 1.2",c);
   }else{
     
       printf("%f != 1.2",c);
   }
   return 0;
}

以7位有效数组打印运算结果。

#include 

int main(){
     
   float a = 10.2;  
   float b = 9;  
   float c = a - b;
   printf("%.7f - %.7f = %.7f\n", a,b,c);  
   return 0;
}

发现运算中存在精度缺失。
如何比较浮点数？使用最小误差。

#include 
    
int main(){
     
   float a = 10.2;  
   float b = 9;  
   float c = a - b;
   if(fabs(c - 1.2) < 0.000001){
     
       printf("%f == 1.2\n",c);
   }else{
     
       printf("%f != 1.2\n",c);
   }
    
   return 0;
}

在误差范围内认为相等。即绝对值差小于精度最小值。
float浮点数误差通常为1^-6(6位有效数字)。
double浮点数误差通常为1^-15(15位有效数字)。

3.3 浮点类型选择

浮点类型有三种，通常遵循下面的使用规则：

大多数情况下使用double。
尽量不要使用float。
过程运算可以使用long double。

问题

• 既然浮点数这么不准确，为什么还需要？
  浮点数通过损失精度，获取更大的表示范围。
• 试一试：整数除以零会有什么结果

#include 

int main(){
     
    printf("1/0  = %d\n",1/0);
    return 0;
}

4. 字符类型

字符类型是一个特殊类型，是整型的一种。使用单引号表示字符字面量，例如：字母'a'、数字'1'、空字符' '、转义字符\n。
通常使用%c作为格式化占位符输入输出，有时也可以使用%d输出字符对应ASCII编码。

• 打印字符

#include 

int main(){
     
    char n='1';
    printf("%c\n%d\n",c,c);
    return 0;
}

4.1 ASCII编码

ASCII编码使用7 位二进制数（剩下的1位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0 到9、标点符号， 以及在美式英语中使用的特殊控制字符。

ASCII表的特点：

• 字母在ASCII表中是顺序排列的。
• 大写字母和小写字母是分开排列的。

C语言中字符即数字。

printf("%d\n",'a');
printf("%c\n",97);

4.2 运算

1. 字符类型可以像整型一样参与运算。
   例如：

#include 

int main(){
     
    char a='a';
    printf("%c\n%c\n",a,a+1);
    return 0;
}

字符类型操作含义：

• 一个字符加上一个数字得到ASCII表中对应新字符。
• 两个字符相减，得到这两个字符在表中的距离。

实例：

1. 分别打印出26个大写字母和小写字母。
2. 把一个字符串整型数字转化成整型数字。例如："1234"转发成1234。(‘1’-‘0’==49-48=1)
3. 判断一个字符串是否存在满足标识符命名规则。
4. 大小写转换（‘a’-‘A’==32）

4.3 转义字符/逃逸字符

在ASCII表中，除了常见的字符(如：大小写字母、数字等)，还包含一些无法打印出来的控制字符或特殊字符。这些字符以反斜线\开头，后面接着一个字符，这种字符被称作转义字符或逃逸字符。

• 常用的转义字符/逃逸字符

字符	含义	字符	含义
\'	单引号	\"	双引号
\r	回车	\n	换行
\b	退格符	\f	翻页符
\t	表格符	\\	反斜线符

• Linux终端输出控制.

5. 布尔类型

在C99中新增bool类型表示逻辑值，它只有两种值(true和false)。使用前需要加上头文件stdbool.h。

6. 数据转换

6.1 自动类型转换

当运算符左右两边操作数的类型不一致时，会自动转换成较大类型。

• 整型：char→short→int→long→long long
• 浮点型：int→float→double→long double

6.2 强制类型转换

当把一个较大的类型转换成较小的类型，需要强制转换。

强制转换语法

(转换后的类型)值

例如：

printf("%d\n",(int)3.14);

有时，整型转浮点型也需要强制转换。
例如：

printf("%f\n",(double)1/2);

其中，浮点数转整数采用的是截断方式。