C语言入门教程，C语言学习教程（非常详细）第三章 变量和数据类型

在《数据在内存中的存储》一节中讲到：

• 计算机要处理的数据（诸如数字、文字、符号、图形、音频、视频等）是以二进制的形式存放在内存中的；
• 我们将8个比特（Bit）称为一个字节（Byte），并将字节作为最小的可操作单元。

我们不妨先从最简单的整数说起，看看它是如何放到内存中去的。

变量（Variable）

现实生活中我们会找一个小箱子来存放物品，一来显得不那么凌乱，二来方便以后找到。计算机也是这个道理，我们需要先在内存中找一块区域，规定用它来存放整数，并起一个好记的名字，方便以后查找。这块区域就是“小箱子”，我们可以把整数放进去了。

C语言中这样在内存中找一块区域：

int a;

int又是一个新单词，它是 Integer 的简写，意思是整数。a 是我们给这块区域起的名字；当然也可以叫其他名字，例如 abc、mn123 等。

这个语句的意思是：在内存中找一块区域，命名为 a，用它来存放整数。

注意 int 和 a 之间是有空格的，它们是两个词。也注意最后的分号， int a表达了完整的意思，是一个语句，要用分号来结束。

不过int a;仅仅是在内存中找了一块可以保存整数的区域，那么如何将 123、100、999 这样的数字放进去呢？

C语言中这样向内存中放整数：

a=123;

=是一个新符号，它在数学中叫“等于号”，例如 1+2=3，但在C语言中，这个过程叫做赋值（Assign）。赋值是指把数据放到内存的过程。

把上面的两个语句连起来：

int a;
a=123;

就把 123 放到了一块叫做 a 的内存区域。你也可以写成一个语句：

int a=123;

a 中的整数不是一成不变的，只要我们需要，随时可以更改。更改的方式就是再次赋值，例如：

int a=123;
a=1000;
a=9999;

第二次赋值，会把第一次的数据覆盖（擦除）掉，也就是说，a 中最后的值是9999，123、1000 已经不存在了，再也找不回来了。

因为 a 的值可以改变，所以我们给它起了一个形象的名字，叫做变量（Variable）。

int a;创造了一个变量 a，我们把这个过程叫做变量定义。a=123;把 123 交给了变量 a，我们把这个过程叫做给变量赋值；又因为是第一次赋值，也称变量的初始化，或者赋初值。

你可以先定义变量，再初始化，例如：

int abc;
abc=999;

也可以在定义的同时进行初始化，例如：

int abc=999;

这两种方式是等价的。

数据类型（Data Type）

数据是放在内存中的，变量是给这块内存起的名字，有了变量就可以找到并使用这份数据。但问题是，该如何使用呢？

我们知道，诸如数字、文字、符号、图形、音频、视频等数据都是以二进制形式存储在内存中的，它们并没有本质上的区别，那么，00010000 该理解为数字16呢，还是图像中某个像素的颜色呢，还是要发出某个声音呢？如果没有特别指明，我们并不知道。

也就是说，内存中的数据有多种解释方式，使用之前必须要确定；上面的int a;就表明，这份数据是整数，不能理解为像素、声音等。int 有一个专业的称呼，叫做数据类型（Data Type）。

顾名思义，数据类型用来说明数据的类型，确定了数据的解释方式，让计算机和程序员不会产生歧义。在C语言中，有多种数据类型，例如：

说  明	字符型	短整型	整型	长整型	单精度浮点型	双精度浮点型	无类型
数据类型	char	short	int	long	float	double	void

这些是最基本的数据类型，是C语言自带的，如果我们需要，还可以通过它们组成更加复杂的数据类型，后面我们会一一讲解。

连续定义多个变量

为了让程序的书写更加简洁，C语言支持多个变量的连续定义，例如：

1. int a, b, c;
2. float m = 10.9, n = 20.56;
3. char p, q = '@';

连续定义的多个变量以逗号,分隔，并且要拥有相同的数据类型；变量可以初始化，也可以不初始化。

数据的长度（Length）

所谓数据长度（Length），是指数据占用多少个字节。占用的字节越多，能存储的数据就越多，对于数字来说，值就会更大，反之能存储的数据就有限。

多个数据在内存中是连续存储的，彼此之间没有明显的界限，如果不明确指明数据的长度，计算机就不知道何时存取结束。例如我们保存了一个整数 1000，它占用4个字节的内存，而读取时却认为它占用3个字节或5个字节，这显然是不正确的。

所以，在定义变量时还要指明数据的长度。而这恰恰是数据类型的另外一个作用。数据类型除了指明数据的解释方式，还指明了数据的长度。因为在C语言中，每一种数据类型所占用的字节数都是固定的，知道了数据类型，也就知道了数据的长度。

在32位环境中，各种数据类型的长度一般如下：

说  明	字符型	短整型	整型	长整型	单精度浮点型	双精度浮点型
数据类型	char	short	int	long	float	double
长  度	1	2	4	4	4	8

C语言有多少种数据类型，每种数据类型长度是多少、该如何使用，这是每一位C程序员都必须要掌握的，后续我们会一一讲解。

最后的总结

数据是放在内存中的，在内存中存取数据要明确三件事情：数据存储在哪里、数据的长度以及数据的处理方式。

变量名不仅仅是为数据起了一个好记的名字，还告诉我们数据存储在哪里，使用数据时，只要提供变量名即可；而数据类型则指明了数据的长度和处理方式。所以诸如int n;、char c;、float money;这样的形式就确定了数据在内存中的所有要素。

C语言提供的多种数据类型让程序更加灵活和高效，同时也增加了学习成本。而有些编程语言，例如PHP、JavaScript等，在定义变量时不需要指明数据类型，编译器会根据赋值情况自动推演出数据类型，更加智能。

除了C语言，Java、C++、C#等在定义变量时也必须指明数据类型，这样的编程语言称为强类型语言。而PHP、JavaScript等在定义变量时不必指明数据类型，编译系统会自动推演，这样的编程语言称为弱类型语言。

强类型语言一旦确定了数据类型，就不能再赋给其他类型的数据，除非对数据类型进行转换。弱类型语言没有这种限制，一个变量，可以先赋给一个整数，然后再赋给一个字符串。

最后需要说明的是：数据类型只在定义变量时指明，而且必须指明；使用变量时无需再指明，因为此时的数据类型已经确定了。

在屏幕上输出各种类型的数据

在《第一个C语言程序》一节中，我们使用 puts 来输出字符串。puts 是 output string 的缩写，只能用来输出字符串，不能输出整数、小数、字符等，我们需要用另外一个函数，那就是 printf。

printf 比 puts 更加强大，不仅可以输出字符串，还可以输出整数、小数、单个字符等，并且输出格式也可以自己定义，例如：

• 以十进制、八进制、十六进制形式输出；
• 要求输出的数字占 n 个字符的位置；
• 控制小数的位数。

printf 是 print format 的缩写，意思是“格式化打印”。这里所谓的“打印”就是在屏幕上显示内容，与“输出”的含义相同，所以我们一般称 printf 是用来格式化输出的。

先来看一个简单的例子：

printf("C语言中文网");

这个语句可以在屏幕上显示“C语言中文网”，与puts("C语言中文网");的效果类似。

输出变量 abc 的值：

int abc=999;
printf("%d", abc);

这里就比较有趣了。先来看%d，d 是 decimal 的缩写，意思是十进制数，%d 表示以十进制整数的形式输出。输出什么呢？输出变量 abc 的值。%d 与 abc 是对应的，也就是说，会用 abc 的值来替换 %d。

再来看个复杂点的：

int abc=999;
printf("The value of abc is %d !", abc);

会在屏幕上显示：
The value of abc is 999 !

你看，字符串 "The value of abc is %d !" 中的 %d 被替换成了 abc 的值，其他字符没有改变。这说明 %d 比较特殊，不会原样输出，会被替换成对应的变量的值。

再来看：

int a=100;
int b=200;
int c=300;
printf("a=%d, b=%d, c=%d", a, b, c);

会在屏幕上显示：
a=100, b=200, c=300

再次证明了 %d 与后面的变量是一一对应的，第一个 %d 对应第一个变量，第二个 %d 对应第二个变量……

%d称为格式控制符，它指明了以何种形式输出数据。格式控制符均以%开头，后跟其他字符。%d 表示以十进制形式输出一个整数。除了 %d，printf 支持更多的格式控制，例如：

• %c：输出一个字符。c 是 character 的简写。
• %s：输出一个字符串。s 是 string 的简写。
• %f：输出一个小数。f 是 float 的简写。

除了这些，printf 支持更加复杂和优美的输出格式，考虑到读者的基础暂时不够，我们将在《C语言数据输出大汇总以及轻量进阶》一节中展开讲解。

我们把代码补充完整，体验一下：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int n = 100;
5. char c = '@'; //字符用单引号包围，字符串用双引号包围
6. float money = 93.96;
7. printf("n=%d, c=%c, money=%f\n", n, c, money);
9. return 0;
10. }

输出结果：
n=100, c=@, money=93.959999

要点提示：
1) \n是一个整体，组合在一起表示一个换行字符。换行符是 ASCII 编码中的一个控制字符，无法在键盘上直接输入，只能用这种特殊的方法表示，被称为转义字符，我们将在《C语言转义字符》一节中有具体讲解，请大家暂时先记住\n的含义。

所谓换行，就是让文本从下一行的开头输出，相当于在编辑 Word 或者 TXT 文档时按下回车键。

puts 输出完成后会自动换行，而 printf 不会，要自己添加换行符，这是 puts 和 printf 在输出字符串时的一个区别。

2) //后面的为注释。注释用来说明代码是什么意思，起到提示的作用，可以帮助我们理解代码。注释虽然也是代码的一部分，但是它并不会给程序带来任何影响，编译器在编译阶段会忽略注释的内容，或者说删除注释的内容。我们将在《C语言标识符、关键字和注释》一节中详细讲解。

3) money 的输出值并不是 93.96，而是一个非常接近的值，这与小数本身的存储机制有关，这种机制导致很多小数不能被精确地表示，即使像 93.96 这种简单的小数也不行。我们将在《小数在内存中是如何存储的，揭秘诺贝尔奖级别的设计（长篇神文）》一节详细介绍。

我们也可以不用变量，将数据直接输出：

1. #include
2. int main()
3. {
4. float money = 93.96;
5. printf("n=%d, c=%c, money=%f\n", 100, '@', money);
7. return 0;
8. }

输出结果与上面相同。

在以后的编程中，我们会经常使用 printf，说它是C语言中使用频率最高的一个函数一点也不为过，每个C语言程序员都应该掌握 printf 的用法，这是最基本的技能。

不过 printf 的用法比较灵活，也比较复杂，初学者知识储备不足，不能一下子掌握，目前大家只需要掌握最基本的用法，以后随着编程知识的学习，我们会逐步介绍更加高级的用法，最终让大家完全掌握 printf。

【脑筋急转弯】%ds输出什么

%d 输出整数，%s 输出字符串，那么 %ds 输出什么呢？

我们不妨先来看一个例子：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a=1234;
5. printf("a=%ds\n", a);
7. return 0;
8. }

运行结果：
a=1234s

从输出结果可以发现，%d被替换成了变量 a 的值，而s没有变，原样输出了。这是因为， %d才是格式控制符，%ds在一起没有意义，s仅仅是跟在%d后面的一个普通字符，所以会原样输出。

【拓展】如何在字符串中书写长文本

假设现在我们要输出一段比较长的文本，它的内容为：

C语言中文网，一个学习C语言和C++的网站，他们坚持用工匠的精神来打磨每一套教程。坚持做好一件事情，做到极致，让自己感动，让用户心动，这就是足以传世的作品！C语言中文网的网址是：http://c.biancheng.net

如果将这段文本放在一个字符串中，会显得比较臃肿，格式也不好看，就像下面这样：

超出编辑窗口宽度的文本换行

 

超出编辑窗口宽度的文本隐藏

当文本超出编辑窗口的宽度时，可以选择将文本换行，也可以选择将文本隐藏（可以在编辑器里面自行设置），但是不管哪种形式，在一个字符串里书写长文本总是不太美观。

当然，你可以多写几个 puts 函数，就像下面这样：

我不否认这种写法也比较美观，但是这里我要讲的是另外一种写法：

1. #include
2. int main()
3. {
4. puts(
5. "C语言中文网，一个学习C语言和C++的网站，他们坚持用工匠的精神来打磨每一套教程。"
6. "坚持做好一件事情，做到极致，让自己感动，让用户心动，这就是足以传世的作品！"
7. "C语言中文网的网址是：http://c.biancheng.net"
8. );
9. return 0;
10. }

在 puts 函数中，可以将一个较长的字符串分割成几个较短的字符串，这样会使得长文本的格式更加整齐。

注意，这只是形式上的分割，编译器在编译阶段会将它们合并为一个字符串，它们放在一块连续的内存中。

多个字符串并不一定非得换行，也可以将它们写在一行中，例如：

1. #include
2. int main()
3. {
4. puts("C语言中文网！" "C语言和C++！" "http://c.biancheng.net");
5. return 0;
6. }

本节讲到的 puts、printf，以及后面要讲到的 fprintf、fputs 等与字符串输出有关的函数，都支持这种写法。

C语言中的整数（short,int,long）

整数是编程中常用的一种数据，C语言通常使用int来定义整数（int 是 integer 的简写），这在《大话C语言变量和数据类型》中已经进行了详细讲解。

在现代操作系统中，int 一般占用 4 个字节（Byte）的内存，共计 32 位（Bit）。如果不考虑正负数，当所有的位都为 1 时它的值最大，为 232-1 = 4,294,967,295 ≈ 43亿，这是一个很大的数，实际开发中很少用到，而诸如 1、99、12098 等较小的数使用频率反而较高。

使用 4 个字节保存较小的整数绰绰有余，会空闲出两三个字节来，这些字节就白白浪费掉了，不能再被其他数据使用。现在个人电脑的内存都比较大了，配置低的也有 2G，浪费一些内存不会带来明显的损失；而在C语言被发明的早期，或者在单片机和嵌入式系统中，内存都是非常稀缺的资源，所有的程序都在尽力节省内存。

反过来说，43 亿虽然已经很大，但要表示全球人口数量还是不够，必须要让整数占用更多的内存，才能表示更大的值，比如占用 6 个字节或者 8 个字节。

让整数占用更少的内存可以在 int 前边加 short，让整数占用更多的内存可以在 int 前边加 long，例如：

short int a = 10;
short int b, c = 99;
long int m = 102023;
long int n, p = 562131;

这样 a、b、c 只占用 2 个字节的内存，而 m、n、p 可能会占用 8 个字节的内存。

也可以将 int 省略，只写 short 和 long，如下所示：

short a = 10;
short b, c = 99;
long m = 102023;
long n, p = 562131;

这样的写法更加简洁，实际开发中常用。

int 是基本的整数类型，short 和 long 是在 int 的基础上进行的扩展，short 可以节省内存，long 可以容纳更大的值。

short、int、long 是C语言中常见的整数类型，其中 int 称为整型，short 称为短整型，long 称为长整型。

整型的长度

细心的读者可能会发现，上面我们在描述 short、int、long 类型的长度时，只对 short 使用肯定的说法，而对 int、long 使用了“一般”或者“可能”等不确定的说法。这种描述的言外之意是，只有 short 的长度是确定的，是两个字节，而 int 和 long 的长度无法确定，在不同的环境下有不同的表现。

一种数据类型占用的字节数，称为该数据类型的长度。例如，short 占用 2 个字节的内存，那么它的长度就是 2。

实际情况也确实如此，C语言并没有严格规定 short、int、long 的长度，只做了宽泛的限制：

• short 至少占用 2 个字节。
• int 建议为一个机器字长。32 位环境下机器字长为 4 字节，64 位环境下机器字长为 8 字节。
• short 的长度不能大于 int，long 的长度不能小于 int。

总结起来，它们的长度（所占字节数）关系为：

2 ≤ short ≤ int ≤ long

这就意味着，short 并不一定真的”短“，long 也并不一定真的”长“，它们有可能和 int 占用相同的字节数。

在 16 位环境下，short 的长度为 2 个字节，int 也为 2 个字节，long 为 4 个字节。16 位环境多用于单片机和低级嵌入式系统，在PC和服务器上已经见不到了。

对于 32 位的 Windows、Linux 和 Mac OS，short 的长度为 2 个字节，int 为 4 个字节，long 也为 4 个字节。PC和服务器上的 32 位系统占有率也在慢慢下降，嵌入式系统使用 32 位越来越多。

在 64 位环境下，不同的操作系统会有不同的结果，如下所示：

操作系统	short	int	long
Win64（64位 Windows）	2	4	4
类Unix系统（包括 Unix、Linux、Mac OS、BSD、Solaris 等）	2	4	8

目前我们使用较多的PC系统为 Win XP、Win 7、Win 8、Win 10、Mac OS、Linux，在这些系统中，short 和 int 的长度都是固定的，分别为 2 和 4，大家可以放心使用，只有 long 的长度在 Win64 和类 Unix 系统下会有所不同，使用时要注意移植性。

sizeof 操作符

获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符，如下所示：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 10;
5. int b = 100;
7. int short_length = sizeof a;
8. int int_length = sizeof(b);
9. int long_length = sizeof(long);
10. int char_length = sizeof(char);
12. printf("short=%d, int=%d, long=%d, char=%d\n", short_length, int_length, long_length, char_length);
14. return 0;
15. }

在 32 位环境以及 Win64 环境下的运行结果为：

short=2, int=4, long=4, char=1

在 64 位 Linux 和 Mac OS 下的运行结果为：

short=2, int=4, long=8, char=1

sizeof 用来获取某个数据类型或变量所占用的字节数，如果后面跟的是变量名称，那么可以省略( )，如果跟的是数据类型，就必须带上( )。

需要注意的是，sizeof 是C语言中的操作符，不是函数，所以可以不带( )，后面会详细讲解。

不同整型的输出

使用不同的格式控制符可以输出不同类型的整数，它们分别是：

• %hd用来输出 short int 类型，hd 是 short decimal 的简写；
• %d用来输出 int 类型，d 是 decimal 的简写；
• %ld用来输出 long int 类型，ld 是 long decimal 的简写。

下面的例子演示了不同整型的输出：

sizeof 操作符

获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符，如下所示：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 10;
5. int b = 100;
7. int short_length = sizeof a;
8. int int_length = sizeof(b);
9. int long_length = sizeof(long);
10. int char_length = sizeof(char);
12. printf("short=%d, int=%d, long=%d, char=%d\n", short_length, int_length, long_length, char_length);
14. return 0;
15. }

在 32 位环境以及 Win64 环境下的运行结果为：

short=2, int=4, long=4, char=1

在 64 位 Linux 和 Mac OS 下的运行结果为：

short=2, int=4, long=8, char=1

sizeof 用来获取某个数据类型或变量所占用的字节数，如果后面跟的是变量名称，那么可以省略( )，如果跟的是数据类型，就必须带上( )。

需要注意的是，sizeof 是C语言中的操作符，不是函数，所以可以不带( )，后面会详细讲解。

不同整型的输出

使用不同的格式控制符可以输出不同类型的整数，它们分别是：

• %hd用来输出 short int 类型，hd 是 short decimal 的简写；
• %d用来输出 int 类型，d 是 decimal 的简写；
• %ld用来输出 long int 类型，ld 是 long decimal 的简写。

下面的例子演示了不同整型的输出：

sizeof 操作符

获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符，如下所示：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 10;
5. int b = 100;
7. int short_length = sizeof a;
8. int int_length = sizeof(b);
9. int long_length = sizeof(long);
10. int char_length = sizeof(char);
12. printf("short=%d, int=%d, long=%d, char=%d\n", short_length, int_length, long_length, char_length);
14. return 0;
15. }

在 32 位环境以及 Win64 环境下的运行结果为：

short=2, int=4, long=4, char=1

在 64 位 Linux 和 Mac OS 下的运行结果为：

short=2, int=4, long=8, char=1

sizeof 用来获取某个数据类型或变量所占用的字节数，如果后面跟的是变量名称，那么可以省略( )，如果跟的是数据类型，就必须带上( )。

需要注意的是，sizeof 是C语言中的操作符，不是函数，所以可以不带( )，后面会详细讲解。

不同整型的输出

使用不同的格式控制符可以输出不同类型的整数，它们分别是：

• %hd用来输出 short int 类型，hd 是 short decimal 的简写；
• %d用来输出 int 类型，d 是 decimal 的简写；
• %ld用来输出 long int 类型，ld 是 long decimal 的简写。

下面的例子演示了不同整型的输出：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 10;
5. int b = 100;
6. long c = 9437;
8. printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c);
9. return 0;
10. }

运行结果：
a=10, b=100, c=9437

在编写代码的过程中，我建议将格式控制符和数据类型严格对应起来，养成良好的编程习惯。当然，如果你不严格对应，一般也不会导致错误，例如，很多初学者都使用%d输出所有的整数类型，请看下面的例子：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 10;
5. int b = 100;
6. long c = 9437;
8. printf("a=%d, b=%d, c=%d\n", a, b, c);
9. return 0;
10. }

运行结果仍然是：
a=10, b=100, c=9437

当使用%d输出 short，或者使用%ld输出 short、int 时，不管值有多大，都不会发生错误，因为格式控制符足够容纳这些值。

当使用%hd输出 int、long，或者使用%d输出 long 时，如果要输出的值比较小（就像上面的情况），一般也不会发生错误，如果要输出的值比较大，就很有可能发生错误，例如：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int m = 306587;
5. long n = 28166459852;
6. printf("m=%hd, n=%hd\n", m, n);
7. printf("n=%d\n", n);
9. return 0;
10. } 

在 64 位 Linux 和 Mac OS 下（long 的长度为 8）的运行结果为：
m=-21093, n=4556
n=-1898311220

输出结果完全是错误的，这是因为%hd容纳不下 m 和 n 的值，%d也容纳不下 n 的值。

读者需要注意，当格式控制符和数据类型不匹配时，编译器会给出警告，提示程序员可能会存在风险。

编译器的警告是分等级的，不同程度的风险被划分成了不同的警告等级，而使用 %d输出 short 和 long 类型的风险较低，如果你的编译器设置只对较高风险的操作发出警告，那么此处你就看不到警告信息。

C语言中的二进制数、八进制数和十六进制数

C语言中的整数除了可以使用十进制，还可以使用二进制、八进制和十六进制。

二进制数、八进制数和十六进制数的表示

一个数字默认就是十进制的，表示一个十进制数字不需要任何特殊的格式。但是，表示一个二进制、八进制或者十六进制数字就不一样了，为了和十进制数字区分开来，必须采用某种特殊的写法，具体来说，就是在数字前面加上特定的字符，也就是加前缀。

1) 二进制

二进制由 0 和 1 两个数字组成，使用时必须以0b或0B（不区分大小写）开头，例如：

1. //合法的二进制
2. int a = 0b101; //换算成十进制为 5
3. int b = -0b110010; //换算成十进制为 -50
4. int c = 0B100001; //换算成十进制为 33
6. //非法的二进制
7. int m = 101010; //无前缀 0B，相当于十进制
8. int n = 0B410; //4不是有效的二进制数字

读者请注意，标准的C语言并不支持上面的二进制写法，只是有些编译器自己进行了扩展，才支持二进制数字。换句话说，并不是所有的编译器都支持二进制数字，只有一部分编译器支持，并且跟编译器的版本有关系。

下面是实际测试的结果：

• Visual C++ 6.0 不支持。
• Visual Studio 2015 支持，但是 Visual Studio 2010 不支持；可以认为，高版本的 Visual Studio 支持二进制数字，低版本的 Visual Studio 不支持。
• GCC 4.8.2 支持，但是 GCC 3.4.5 不支持；可以认为，高版本的 GCC 支持二进制数字，低版本的 GCC 不支持。
• LLVM/Clang 支持（内嵌于 Mac OS 下的 Xcode 中）。

2) 八进制

八进制由 0~7 八个数字组成，使用时必须以0开头（注意是数字 0，不是字母 o），例如：

1. //合法的八进制数
2. int a = 015; //换算成十进制为 13
3. int b = -0101; //换算成十进制为 -65
4. int c = 0177777; //换算成十进制为 65535
6. //非法的八进制
7. int m = 256; //无前缀 0，相当于十进制
8. int n = 03A2; //A不是有效的八进制数字

3) 十六进制

十六进制由数字 0~9、字母 A~F 或 a~f（不区分大小写）组成，使用时必须以0x或0X（不区分大小写）开头，例如：

1. //合法的十六进制
2. int a = 0X2A; //换算成十进制为 42
3. int b = -0XA0; //换算成十进制为 -160
4. int c = 0xffff; //换算成十进制为 65535
6. //非法的十六进制
7. int m = 5A; //没有前缀 0X，是一个无效数字
8. int n = 0X3H; //H不是有效的十六进制数字

4) 十进制

十进制由 0~9 十个数字组成，没有任何前缀，和我们平时的书写格式一样，不再赘述。

二进制数、八进制数和十六进制数的输出

C语言中常用的整数有 short、int 和 long 三种类型，通过 printf 函数，可以将它们以八进制、十进制和十六进制的形式输出。上节我们讲解了如何以十进制的形式输出，这节我们重点讲解如何以八进制和十六进制的形式输出，下表列出了不同类型的整数、以不同进制的形式输出时对应的格式控制符：

	short	int	long
八进制	%ho	%o	%lo
十进制	%hd	%d	%ld
十六进制	%hx 或者 %hX	%x 或者 %X	%lx 或者 %lX

十六进制数字的表示用到了英文字母，有大小写之分，要在格式控制符中体现出来：

• %hx、%x 和 %lx 中的x小写，表明以小写字母的形式输出十六进制数；
• %hX、%X 和 %lX 中的X大写，表明以大写字母的形式输出十六进制数。

八进制数字和十进制数字不区分大小写，所以格式控制符都用小写形式。如果你比较叛逆，想使用大写形式，那么行为是未定义的，请你慎重：

• 有些编译器支持大写形式，只不过行为和小写形式一样；
• 有些编译器不支持大写形式，可能会报错，也可能会导致奇怪的输出。

注意，虽然部分编译器支持二进制数字的表示，但是却不能使用 printf 函数输出二进制，这一点比较遗憾。当然，通过转换函数可以将其它进制数字转换成二进制数字，并以字符串的形式存储，然后在 printf 函数中使用%s输出即可。考虑到读者的基础还不够，这里就先不讲这种方法了。

【实例】以不同进制的形式输出整数：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 0b1010110; //二进制数字
5. int b = 02713; //八进制数字
6. long c = 0X1DAB83; //十六进制数字
8. printf("a=%ho, b=%o, c=%lo\n", a, b, c); //以八进制形似输出
9. printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c); //以十进制形式输出
10. printf("a=%hx, b=%x, c=%lx\n", a, b, c); //以十六进制形式输出（字母小写）
11. printf("a=%hX, b=%X, c=%lX\n", a, b, c); //以十六进制形式输出（字母大写）
13. return 0;
14. }

运行结果：
a=126, b=2713, c=7325603
a=86, b=1483, c=1944451
a=56, b=5cb, c=1dab83
a=56, b=5CB, c=1DAB83

从这个例子可以发现，一个数字不管以何种进制来表示，都能够以任意进制的形式输出。数字在内存中始终以二进制的形式存储，其它进制的数字在存储前都必须转换为二进制形式；同理，一个数字在输出时要进行逆向的转换，也就是从二进制转换为其他进制。

输出时加上前缀

请读者注意观察上面的例子，会发现有一点不完美，如果只看输出结果：

• 对于八进制数字，它没法和十进制、十六进制区分，因为八进制、十进制和十六进制都包含 0~7 这几个数字。
• 对于十进制数字，它没法和十六进制区分，因为十六进制也包含 0~9 这几个数字。如果十进制数字中还不包含 8 和 9，那么也不能和八进制区分了。
• 对于十六进制数字，如果没有包含 a~f 或者 A~F，那么就无法和十进制区分，如果还不包含 8 和 9，那么也不能和八进制区分了。

区分不同进制数字的一个简单办法就是，在输出时带上特定的前缀。在格式控制符中加上#即可输出前缀，例如 %#x、%#o、%#lX、%#ho 等，请看下面的代码：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 0b1010110; //二进制数字
5. int b = 02713; //八进制数字
6. long c = 0X1DAB83; //十六进制数字
8. printf("a=%#ho, b=%#o, c=%#lo\n", a, b, c); //以八进制形似输出
9. printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c); //以十进制形式输出
10. printf("a=%#hx, b=%#x, c=%#lx\n", a, b, c); //以十六进制形式输出（字母小写）
11. printf("a=%#hX, b=%#X, c=%#lX\n", a, b, c); //以十六进制形式输出（字母大写）
13. return 0;
14. }

运行结果：
a=0126, b=02713, c=07325603
a=86, b=1483, c=1944451
a=0x56, b=0x5cb, c=0x1dab83
a=0X56, b=0X5CB, c=0X1DAB83

十进制数字没有前缀，所以不用加#。如果你加上了，那么它的行为是未定义的，有的编译器支持十进制加#，只不过输出结果和没有加#一样，有的编译器不支持加#，可能会报错，也可能会导致奇怪的输出；但是，大部分编译器都能正常输出，不至于当成一种错误。

C语言中的正负数及其输出

在数学中，数字有正负之分。在C语言中也是一样，short、int、long 都可以带上正负号，例如：

1. //负数
2. short a1 = -10;
3. short a2 = -0x2dc9; //十六进制
4. //正数
5. int b1 = +10;
6. int b2 = +0174; //八进制
7. int b3 = 22910;
8. //负数和正数相加
9. long c = (-9) + (+12);

如果不带正负号，默认就是正数。

符号也是数字的一部分，也要在内存中体现出来。符号只有正负两种情况，用1位（Bit）就足以表示；C语言规定，把内存的最高位作为符号位。以 int 为例，它占用 32 位的内存，0~30 位表示数值，31 位表示正负号。如下图所示：

在编程语言中，计数往往是从0开始，例如字符串 "abc123"，我们称第 0 个字符是 a，第 1 个字符是 b，第 5 个字符是 3。这和我们平时从 1 开始计数的习惯不一样，大家要慢慢适应，培养编程思维。

C语言规定，在符号位中，用 0 表示正数，用 1 表示负数。例如 int 类型的 -10 和 +16 在内存中的表示如下：
 

short、int 和 long 类型默认都是带符号位的，符号位以外的内存才是数值位。如果只考虑正数，那么各种类型能表示的数值范围（取值范围）就比原来小了一半。

但是在很多情况下，我们非常确定某个数字只能是正数，比如班级学生的人数、字符串的长度、内存地址等，这个时候符号位就是多余的了，就不如删掉符号位，把所有的位都用来存储数值，这样能表示的数值范围更大（大一倍）。

C语言允许我们这样做，如果不希望设置符号位，可以在数据类型前面加上 unsigned 关键字，例如：

1. unsigned short a = 12;
2. unsigned int b = 1002;
3. unsigned long c = 9892320;

这样，short、int、long 中就没有符号位了，所有的位都用来表示数值，正数的取值范围更大了。这也意味着，使用了 unsigned 后只能表示正数，不能再表示负数了。

如果将一个数字分为符号和数值两部分，那么不加 unsigned 的数字称为有符号数，能表示正数和负数，加了 unsigned 的数字称为无符号数，只能表示正数。

请读者注意一个小细节，如果是unsigned int类型，那么可以省略 int ，只写 unsigned，例如：

unsigned n = 100;

它等价于：

unsigned int n = 100;

无符号数的输出

无符号数可以以八进制、十进制和十六进制的形式输出，它们对应的格式控制符分别为：

	unsigned short	unsigned int	unsigned long
八进制	%ho	%o	%lo
十进制	%hu	%u	%lu
十六进制	%hx 或者 %hX	%x 或者 %X	%lx 或者 %lX

上节我们也讲到了不同进制形式的输出，但是上节我们还没有讲到正负数，所以也没有关心这一点，只是“笼统”地介绍了一遍。现在本节已经讲到了正负数，那我们就再深入地说一下。

严格来说，格式控制符和整数的符号是紧密相关的，具体就是：

• %d 以十进制形式输出有符号数；
• %u 以十进制形式输出无符号数；
• %o 以八进制形式输出无符号数；
• %x 以十六进制形式输出无符号数。

那么，如何以八进制和十六进制形式输出有符号数呢？很遗憾，printf 并不支持，也没有对应的格式控制符。在实际开发中，也基本没有“输出负的八进制数或者十六进制数”这样的需求，我想可能正是因为这一点，printf 才没有提供对应的格式控制符。

下表全面地总结了不同类型的整数，以不同进制的形式输出时对应的格式控制符（--表示没有对应的格式控制符）。

	short	int	long	unsigned short	unsigned int	unsigned long
八进制	--	--	--	%ho	%o	%lo
十进制	%hd	%d	%ld	%hu	%u	%lu
十六进制	--	--	--	%hx 或者 %hX	%x 或者 %X	%lx 或者 %lX

有读者可能会问，上节我们也使用 %o 和 %x 来输出有符号数了，为什么没有发生错误呢？这是因为：

• 当以有符号数的形式输出时，printf 会读取数字所占用的内存，并把最高位作为符号位，把剩下的内存作为数值位；
• 当以无符号数的形式输出时，printf 也会读取数字所占用的内存，并把所有的内存都作为数值位对待。

对于一个有符号的正数，它的符号位是 0，当按照无符号数的形式读取时，符号位就变成了数值位，但是该位恰好是 0 而不是 1，所以对数值不会产生影响，这就好比在一个数字前面加 0，有多少个 0 都不会影响数字的值。

如果对一个有符号的负数使用 %o 或者 %x 输出，那么结果就会大相径庭，读者可以亲试。

可以说，“有符号正数的最高位是 0”这个巧合才使得 %o 和 %x 输出有符号数时不会出错。

再次强调，不管是以 %o、%u、%x 输出有符号数，还是以 %d 输出无符号数，编译器都不会报错，只是对内存的解释不同了。%o、%d、%u、%x 这些格式控制符不会关心数字在定义时到底是有符号的还是无符号的：

• 你让我输出无符号数，那我在读取内存时就不区分符号位和数值位了，我会把所有的内存都看做数值位；
• 你让我输出有符号数，那我在读取内存时会把最高位作为符号位，把剩下的内存作为数值位。

说得再直接一些，我管你在定义时是有符号数还是无符号数呢，我只关心内存，有符号数也可以按照无符号数输出，无符号数也可以按照有符号数输出，至于输出结果对不对，那我就不管了，你自己承担风险。

下面的代码进行了全面的演示：

1. #include
2. int main()
3. {
4. short a = 0100; //八进制
5. int b = -0x1; //十六进制
6. long c = 720; //十进制
8. unsigned short m = 0xffff; //十六进制
9. unsigned int n = 0x80000000; //十六进制
10. unsigned long p = 100; //十进制
12. //以无符号的形式输出有符号数
13. printf("a=%#ho, b=%#x, c=%ld\n", a, b, c);
14. //以有符号数的形式输出无符号类型（只能以十进制形式输出）
15. printf("m=%hd, n=%d, p=%ld\n", m, n, p);
17. return 0;
18. }

运行结果：
a=0100, b=0xffffffff, c=720
m=-1, n=-2147483648, p=100

对于绝大多数初学者来说，b、m、n 的输出结果看起来非常奇怪，甚至不能理解。按照一般的推理，b、m、n 这三个整数在内存中的存储形式分别是：

当以 %x 输出 b 时，结果应该是 0x80000001；当以 %hd、%d 输出 m、n 时，结果应该分别是 -7fff、-0。但是实际的输出结果和我们推理的结果却大相径庭，这是为什么呢？

注意，-7fff 是十六进制形式。%d 本来应该输出十进制，这里只是为了看起来方便，才改为十六进制。

其实这跟整数在内存中的存储形式以及读取方式有关。b 是一个有符号的负数，它在内存中并不是像上图演示的那样存储，而是要经过一定的转换才能写入内存；m、n 的内存虽然没有错误，但是当以 %d 输出时，并不是原样输出，而是有一个逆向的转换过程（和存储时的转换过程恰好相反）。

也就是说，整数在写入内存之前可能会发生转换，在读取时也可能会发生转换，而我们没有考虑这种转换，所以才会导致推理错误。那么，整数在写入内存前，以及在读取时究竟发生了怎样的转换呢？为什么会发生这种转换呢？我们将在《整数在内存中是如何存储的，为什么它堪称天才般的设计》一节中揭开谜底。

C语言中的小数（float,double）

1. float b = 128.101;
2. double c = 123;
3. float d = 112.64E3;
4. double e = 0.7623e-2;
5. float f = 1.23002398;
6. printf("a=%e \nb=%f \nc=%lf \nd=%lE \ne=%lf \nf=%f\n", a, b, c, d, e, f);
8. return 0;
9. }

运行结果：
a=3.020000e-01
b=128.100998
c=123.000000
d=1.126400E+05
e=0.007623
f=1.230024

• d 的十进制形式是 1.22934，占用七个字符的位置，d 的指数形式是 1.22934e+00，占用十一个字符的位置，十进制形式较短，所以以十进制的形式输出。

读者需要注意的两点是：

• %g 默认最多保留六位有效数字，包括整数部分和小数部分；%f 和 %e 默认保留六位小数，只包括小数部分。
• %g 不会在最后强加 0 来凑够有效数字的位数，而 %f 和 %e 会在最后强加 0 来凑够小数部分的位数。

总之，%g 要以最短的方式来输出小数，并且小数部分表现很自然，不会强加零，比 %f 和 %e 更有弹性，这在大部分情况下是符合用户习惯的。

除了 %g，还有 %lg、%G、%lG：

• %g 和 %lg 分别用来输出 float 类型和 double 类型，并且当以指数形式输出时，e小写。
• %G 和 %lG 也分别用来输出 float 类型和 double 类型，只是当以指数形式输出时，E大写。

数字的后缀

一个数字，是有默认类型的：对于整数，默认是 int 类型；对于小数，默认是 double 类型。

请看下面的例子：

1. long a = 100;
2. int b = 294;
4. float x = 52.55;
5. double y = 18.6;

100 和 294 这两个数字默认都是 int 类型的，将 100 赋值给 a，必须先从 int 类型转换为 long 类型，而将 294 赋值给 b 就不用转换了。

52.55 和 18.6 这两个数字默认都是 double 类型的，将 52.55 赋值给 x，必须先从 double 类型转换为 float 类型，而将 18.6 赋值给 y 就不用转换了。

如果不想让数字使用默认的类型，那么可以给数字加上后缀，手动指明类型：

• 在整数后面紧跟 l 或者 L（不区分大小写）表明该数字是 long 类型；
• 在小数后面紧跟 f 或者 F（不区分大小写）表明该数字是 float 类型。

请看下面的代码：

1. long a = 100l;
2. int b = 294;
3. short c = 32L;
5. float x = 52.55f;
6. double y = 18.6F;
7. float z = 0.02;

加上后缀，虽然数字的类型变了，但这并不意味着该数字只能赋值给指定的类型，它仍然能够赋值给其他的类型，只要进行了一下类型转换就可以了。

对于初学者，很少会用到数字的后缀，加不加往往没有什么区别，也不影响实际编程，但是既然学了C语言，还是要知道这个知识点的，万一看到别人的代码这么用了，而你却不明白怎么回事，那就尴尬了。

关于数据类型的转换，我们将在《 C语言数据类型转换》一节中深入探讨。

小数和整数相互赋值

在C语言中，整数和小数之间可以相互赋值：

• 将一个整数赋值给小数类型，在小数点后面加 0 就可以，加几个都无所谓。
• 将一个小数赋值给整数类型，就得把小数部分丢掉，只能取整数部分，这会改变数字本来的值。注意是直接丢掉小数部分，而不是按照四舍五入取近似值。

请看下面的代码：

1. #include
2. int main(){
3. float f = 251;
4. int w = 19.427;
5. int x = 92.78;
6. int y = 0.52;
7. int z = -87.27;
9. printf("f = %f, w = %d, x = %d, y = %d, z = %d\n", f, w, x, y, z);
11. return 0;
12. }

运行结果：
f = 251.000000, w = 19, x = 92, y = 0, z = -87

由于将小数赋值给整数类型时会“失真”，所以编译器一般会给出警告，让大家引起注意。

在C语言中使用英文字符

前面我们多次提到了字符串，字符串是多个字符的集合，它们由" "包围，例如"http://c.biancheng.net"、"C语言中文网"。字符串中的字符在内存中按照次序、紧挨着排列，整个字符串占用一块连续的内存。

当然，字符串也可以只包含一个字符，例如"A"、"6"；不过为了操作方便，我们一般使用专门的字符类型来处理。

初学者经常用到的字符类型是 char，它的长度是 1，只能容纳 ASCII 码表中的字符，也就是英文字符。

要想处理汉语、日语、韩语等英文之外的字符，就得使用其他的字符类型，char 是做不到的，我们将在下节《在C语言中使用中文字符》中详细讲解。

字符的表示

字符类型由单引号' '包围，字符串由双引号" "包围。

下面的例子演示了如何给 char 类型的变量赋值：

1. //正确的写法
2. char a = '1';
3. char b = '$';
4. char c = 'X';
5. char d = ' '; // 空格也是一个字符
7. //错误的写法
8. char x = '中'; //char 类型不能包含 ASCII 编码之外的字符
9. char y = 'Ａ'; //A 是一个全角字符
10. char z = "t"; //字符类型应该由单引号包围

说明：在字符集中，全角字符和半角字符对应的编号（或者说编码值）不同，是两个字符；ASCII 编码只定义了半角字符，没有定义全角字符。

字符的输出

输出 char 类型的字符有两种方法，分别是：

• 使用专门的字符输出函数 putchar；
• 使用通用的格式化输出函数 printf，char 对应的格式控制符是%c。

请看下面的演示：

#include 

int main() {

    char a = '1';

    char b = '$';

    char c = 'X';

    char d = ' ';

    //使用 putchar 输出

    putchar(a); putchar(d);

    putchar(b); putchar(d);

    putchar(c); putchar('\n');

    //使用 printf 输出

    printf("%c %c %c\n", a, b, c);

    return 0;

}

运行结果：请看下面的演示：

1. #include
2. int main() {
3. char a = '1';
4. char b = '$';
5. char c = 'X';
6. char d = ' ';
8. //使用 putchar 输出
9. putchar(a); putchar(d);
10. putchar(b); putchar(d);
11. putchar(c); putchar('\n');
12. //使用 printf 输出
13. printf("%c %c %c\n", a, b, c);
15. return 0;
16. }

运行结果：
1 $ X
1 $ X

putchar 函数每次只能输出一个字符，输出多个字符需要调用多次。

字符与整数

我们知道，计算机在存储字符时并不是真的要存储字符实体，而是存储该字符在字符集中的编号（也可以叫编码值）。对于 char 类型来说，它实际上存储的就是字符的 ASCII 码。

无论在哪个字符集中，字符编号都是一个整数；从这个角度考虑，字符类型和整数类型本质上没有什么区别。

我们可以给字符类型赋值一个整数，或者以整数的形式输出字符类型。反过来，也可以给整数类型赋值一个字符，或者以字符的形式输出整数类型。

请看下面的例子：

1. #include
2. int main()
3. {
4. char a = 'E';
5. char b = 70;
6. int c = 71;
7. int d = 'H';
9. printf("a: %c, %d\n", a, a);
10. printf("b: %c, %d\n", b, b);
11. printf("c: %c, %d\n", c, c);
12. printf("d: %c, %d\n", d, d);
14. return 0;
15. }

输出结果：
a: E, 69
b: F, 70
c: G, 71
d: H, 72

在 ASCII 码表中，字符 'E'、'F'、'G'、'H' 对应的编号分别是 69、70、71、72。

a、b、c、d 实际上存储的都是整数：

• 当给 a、d 赋值一个字符时，字符会先转换成 ASCII 码再存储；
• 当给 b、c 赋值一个整数时，不需要任何转换，直接存储就可以；
• 当以 %c 输出 a、b、c、d 时，会根据 ASCII 码表将整数转换成对应的字符；
• 当以 %d 输出 a、b、c、d 时，不需要任何转换，直接输出就可以。

可以说，是 ASCII 码表将英文字符和整数关联了起来。

再谈字符串

前面我们讲到了字符串的概念，也讲到了字符串的输出，但是还没有讲如何用变量存储一个字符串。其实在C语言中没有专门的字符串类型，我们只能使用数组或者指针来间接地存储字符串。

在这里讲字符串很矛盾，虽然我们暂时还没有学到数组和指针，无法从原理上深入分析，但是字符串是常用的，又不得不说一下。所以本节我不会讲解太多，大家只需要死记硬背下面的两种表示形式即可：

1. char str1[] = "http://c.biancheng.net";
2. char *str2 = "C语言中文网";

str1 和 str2 是字符串的名字，后边的[ ]和前边的*是固定的写法。初学者暂时可以认为这两种存储方式是等价的，它们都可以通过专用的 puts 函数和通用的 printf 函数输出。

完整的字符串演示：

1. #include
2. int main()
3. {
4. char web_url[] = "http://c.biancheng.net";
5. char *web_name = "C语言中文网";
7. puts(web_url);
8. puts(web_name);
9. printf("%s\n%s\n", web_url, web_name);
11. return 0;
12. }

C语言转义字符

字符集（Character Set）为每个字符分配了唯一的编号，我们不妨将它称为编码值。在C语言中，一个字符除了可以用它的实体（也就是真正的字符）表示，还可以用编码值表示。这种使用编码值来间接地表示字符的方式称为转义字符（Escape Character）。

转义字符以\或者\x开头，以\开头表示后跟八进制形式的编码值，以\x开头表示后跟十六进制形式的编码值。对于转义字符来说，只能使用八进制或者十六进制。

字符 1、2、3、a、b、c 对应的 ASCII 码的八进制形式分别是 61、62、63、141、142、143，十六进制形式分别是 31、32、33、61、62、63。下面的例子演示了转义字符的用法：

1. char a = '\61'; //字符1
2. char b = '\141'; //字符a
3. char c = '\x31'; //字符1
4. char d = '\x61'; //字符a
5. char *str1 = "\x31\x32\x33\x61\x62\x63"; //字符串"123abc"
6. char *str2 = "\61\62\63\141\142\143"; //字符串"123abc"
7. char *str3 = "The string is: \61\62\63\x61\x62\x63" //混用八进制和十六进制形式

转义字符既可以用于单个字符，也可以用于字符串，并且一个字符串中可以同时使用八进制形式和十六进制形式。

一个完整的例子：

1. #include
2. int main(){
3. puts("\x68\164\164\x70://c.biancheng.\x6e\145\x74");
4. return 0;
5. }

运行结果：
http://c.biancheng.net

转义字符的初衷是用于 ASCII 编码，所以它的取值范围有限：

• 八进制形式的转义字符最多后跟三个数字，也即\ddd，最大取值是\177；
• 十六进制形式的转义字符最多后跟两个数字，也即\xdd，最大取值是\x7f。

超出范围的转义字符的行为是未定义的，有的编译器会将编码值直接输出，有的编译器会报错。

对于 ASCII 编码，0~31（十进制）范围内的字符为控制字符，它们都是看不见的，不能在显示器上显示，甚至无法从键盘输入，只能用转义字符的形式来表示。不过，直接使用 ASCII 码记忆不方便，也不容易理解，所以，针对常用的控制字符，C语言又定义了简写方式，完整的列表如下：

转义字符	意义	ASCII码值（十进制）
\a	响铃(BEL)	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)	009
\v	垂直制表(VT)	011
\'	单引号	039
\"	双引号	034
\\	反斜杠	092

\n和\t是最常用的两个转义字符：

• \n用来换行，让文本从下一行的开头输出，前面的章节中已经多次使用；
• \t用来占位，一般相当于四个空格，或者 tab 键的功能。

单引号、双引号、反斜杠是特殊的字符，不能直接表示：

• 单引号是字符类型的开头和结尾，要使用\'表示，也即'\''；
• 双引号是字符串的开头和结尾，要使用\"表示，也即"abc\"123"；
• 反斜杠是转义字符的开头，要使用\\表示，也即'\\'，或者"abc\\123"。

转义字符示例：

1. #include
2. int main(){
3. puts("C\tC++\tJava\n\"C\" first appeared!");
4. return 0;
5. }

运行结果：
C    C++    Java
"C" first appeared!

C语言标识符、关键字、注释、表达式和语句

这一节主要讲解C语言中的几个基本概念。

标识符

定义变量时，我们使用了诸如 a、abc、mn123 这样的名字，它们都是程序员自己起的，一般能够表达出变量的作用，这叫做标识符（Identifier）。

标识符就是程序员自己起的名字，除了变量名，后面还会讲到函数名、宏名、结构体名等，它们都是标识符。不过，名字也不能随便起，要遵守规范；C语言规定，标识符只能由字母（A~Z, a~z）、数字（0~9）和下划线（_）组成，并且第一个字符必须是字母或下划线，不能是数字。

以下是合法的标识符：
a, x,  x3, BOOK_1, sum5

以下是非法的标识符：

• 3s    不能以数字开头
• s*T    出现非法字符*
• -3x    不能以减号（-）开头
• bowy-1    出现非法字符减号（-）

在使用标识符时还必须注意以下几点：

• C语言虽然不限制标识符的长度，但是它受到不同编译器的限制，同时也受到操作系统的限制。例如在某个编译器中规定标识符前128位有效，当两个标识符前128位相同时，则被认为是同一个标识符。
• 在标识符中，大小写是有区别的，例如 BOOK 和 book 是两个不同的标识符。
• 标识符虽然可由程序员随意定义，但标识符是用于标识某个量的符号，因此，命名应尽量有相应的意义，以便于阅读和理解，作到“顾名思义”。

关键字

关键字（Keywords）是由C语言规定的具有特定意义的字符串，通常也称为保留字，例如 int、char、long、float、unsigned 等。我们定义的标识符不能与关键字相同，否则会出现错误。

你也可以将关键字理解为具有特殊含义的标识符，它们已经被系统使用，我们不能再使用了。

标准C语言中一共规定了32个关键字，大家可以参考C语言关键字及其解释[共32个]，后续我们会一一讲解。

注释

注释（Comments）可以出现在代码中的任何位置，用来向用户提示或解释代码的含义。程序编译时，会忽略注释，不做任何处理，就好像它不存在一样。

C语言支持单行注释和多行注释：

• 单行注释以//开头，直到本行末尾（不能换行）；
• 多行注释以/*开头，以*/结尾，注释内容可以有一行或多行。

一个使用注释的例子：

1. /*
2. Powered by: c.biancheng.net
3. Author: 严长生
4. Date: 2017-10-25
5. */
6. #include
7. int main()
8. {
9. /* puts 会在末尾自动添加换行符 */
10. puts("http://c.biancheng.net");
11. printf("C语言中文网\n"); //printf要手动添加换行符
12. return 0;
13. }

运行结果：
http://c.biancheng.net
C语言中文网

在调试程序的过程中可以将暂时将不使用的语句注释掉，使编译器跳过不作处理，待调试结束后再去掉注释。

需要注意的是，多行注释不能嵌套使用。例如下面的注释是错误的：

/*C语言/*中文*/网*/

而下面的注释是正确的：

/*C语言中文网*/  /*c.biancheng.net*/

表达式（Expression）和语句（Statement）

其实前面我们已经多次提到了「表达式」和「语句」这两个概念，相信读者在耳濡目染之中也已经略知一二了，本节我们不妨再重点介绍一下。

表达式（Expression）和语句（Statement）的概念在C语言中并没有明确的定义：

• 表达式可以看做一个计算的公式，往往由数据、变量、运算符等组成，例如3*4+5、a=c=d等，表达式的结果必定是一个值；
• 语句的范围更加广泛，不一定是计算，不一定有值，可以是某个操作、某个函数、选择结构、循环等。

赶紧划重点：

• 表达式必须有一个执行结果，这个结果必须是一个值，例如3*4+5的结果 17，a=c=d=10的结果是 10，printf("hello")的结果是 5（printf 的返回值是成功打印的字符的个数）。
• 以分号;结束的往往称为语句，而不是表达式，例如3*4+5;、a=c=d;等。

C语言加减乘除运算

加减乘除是常见的数学运算，C语言当然支持，不过，C语言中的运算符号与数学中的略有不同，请见下表。

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

C语言中的加号、减号与数学中的一样，乘号、除号不同；另外C语言还多了一个求余数的运算符，就是 %。

下面的代码演示了如何在C语言中进行加减乘除运算：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a = 12;
5. int b = 100;
6. float c = 8.5;
8. int m = a + b;
9. float n = b * c;
10. double p = a / c;
11. int q = b % a;
13. printf("m=%d, n=%f, p=%lf, q=%d\n", m, n, p, q);
15. return 0;
16. }

输出结果：
m=112, n=850.000000, p=1.411765, q=4

你也可以让数字直接参与运算：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a = 12;
5. int b = 100;
6. float c = 8.9;
8. int m = a - b; // 变量参与运算
9. int n = a + 239; // 有变量也有数字
10. double p = 12.7 * 34.3; // 数字直接参与运算
12. printf("m=%d, n=%d, p=%lf\n", m, n, p);
13. printf("m*2=%d, 6/3=%d, m*n=%ld\n", m*2, 6/3, m*n);
15. return 0;
16. }

输出结果：
m=-88, n=251, p=435.610000
m*2=-176, 6/3=2, m*n=-22088

对除法的说明

C语言中的除法运算有点奇怪，不同类型的除数和被除数会导致不同类型的运算结果：

• 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，这跟将小数赋值给整数类型是一个道理。
• 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。

请看下面的代码：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a = 100;
5. int b = 12;
6. float c = 12.0;
8. double p = a / b;
9. double q = a / c;
11. printf("p=%lf, q=%lf\n", p, q);
13. return 0;
14. }

运行结果：
p=8.000000, q=8.333333

a 和 b 都是整数，a / b 的结果也是整数，所以赋值给 p 变量的也是一个整数，这个整数就是 8。

另外需要注意的一点是除数不能为 0，因为任何一个数字除以 0 都没有意义。

然而，编译器对这个错误一般无能为力，很多情况下，编译器在编译阶段根本无法计算出除数的值，不能进行有效预测，“除数为 0”这个错误只能等到程序运行后才能发现，而程序一旦在运行阶段出现任何错误，只能有一个结果，那就是崩溃，并被操作系统终止运行。

请看下面的代码：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a, b;
5. scanf("%d %d", &a, &b); //从控制台读取数据并分别赋值给a和b
6. printf("result=%d\n", a / b);
8. return 0;
9. }

这段代码用到了一个新的函数，就是 scanf。scanf 和 printf 的功能相反，printf 用来输出数据，scanf 用来读取数据。此处，scanf 会从控制台读取两个整数，并分别赋值给 a 和 b。关于 scanf 的具体用法，我们将在《 C语言scanf：读取从键盘输入的数据（含输入格式汇总表）》一节中详细讲解，这里大家只要知道它的作用就可以了，不必求甚解。

程序开头定义了两个 int 类型的变量 a 和 b，程序运行后，从控制台读取用户输入的整数，并分别赋值给 a 和 b，这个时候才能知道 a 和 b 的具体值，才能知道除数 b 是不是 0。像这种情况，b 的值在程序运行期间会改变，跟用户输入的数据有关，编译器根本无法预测，所以就没法及时发现“除数为 0”这个错误。

对取余运算的说明

取余，也就是求余数，使用的运算符是 %。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。

另外，余数可以是正数也可以是负数，由 % 左边的整数决定：

• 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。

请看下面的例子：

1. #include
2. int main()
3. {
4. printf(
5. "100%%12=%d \n100%%-12=%d \n-100%%12=%d \n-100%%-12=%d \n",
6. 100%12, 100%-12, -100%12, -100%-12
7. );
8. return 0;
9. }

运行结果：
100%12=4
100%-12=4
-100%12=-4
-100%-12=-4 

在 printf 中，% 是格式控制符的开头，是一个特殊的字符，不能直接输出；要想输出 %，必须在它的前面再加一个 %，这个时候 % 就变成了普通的字符，而不是用来表示格式控制符了。

加减乘除运算的简写

有时候我们希望对一个变量进行某种运算，然后再把运算结果赋值给变量本身，请看下面的例子：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a = 12;
5. int b = 10;
7. printf("a=%d\n", a);
9. a = a + 8;
10. printf("a=%d\n", a);
12. a = a * b;
13. printf("a=%d\n", a);
15. return 0;
16. }

输出结果：
a=12
a=20
a=200

a = a + 8相当于用原来 a 的值（也即12）加上 8，再把运算结果（也即20）赋值给 a，此时 a 的值就变成了 20。

a = a * b相当于用原来 a 的值（也即20）乘以 b 的值（也即10），再把运算结果（也即200）赋值给 a，此时 a 的值就变成了 200。

以上的操作，可以理解为对变量本身进行某种运算。

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

可以简写为：

a #= b

# 表示 +、-、*、/、% 中的任何一种运算符。

上例中a = a + 8可以简写为a += 8，a = a * b可以简写为a *= b。

下面的简写形式也是正确的：

1. int a = 10, b = 20;
2. a += 10; //相当于 a = a + 10;
3. a *= (b-10); //相当于 a = a * (b-10);
4. a -= (a+20); //相当于 a = a - (a+20);

注意：a #= b 仅是一种简写形式，不会影响程序的执行效率。

C语言自增(++)和自减(--)

一个整数类型的变量自身加 1 可以这样写：

a = a + 1;

或者

a += 1;

不过，C语言还支持另外一种更加简洁的写法，就是：

a++;

或者

++a;

这种写法叫做自加或自增，意思很明确，就是每次自身加 1。

相应的，也有a--和--a，它们叫做自减，表示自身减 1。

++和--分别称为自增运算符和自减运算符，它们在循环结构（后续章节会讲解）中使用很频繁。

自增和自减的示例：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a = 10, b = 20;
5. printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
6. ++a;
7. --b;
8. printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
9. a++;
10. b--;
11. printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
13. return 0;
14. }

运行结果：
a=10, b=20
a=11, b=19
a=12, b=18

自增自减完成后，会用新值替换旧值，将新值保存在当前变量中。

自增自减的结果必须得有变量来接收，所以自增自减只能针对变量，不能针对数字，例如10++就是错误的。

需要重点说明的是，++ 在变量前面和后面是有区别的：

• ++ 在前面叫做前自增（例如 ++a）。前自增先进行自增运算，再进行其他操作。
• ++ 在后面叫做后自增（例如 a++）。后自增先进行其他操作，再进行自增运算。

自减（--）也一样，有前自减和后自减之分。

下面的例子能更好地说明前自增（前自减）和后自增（后自减）的区别：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a = 10, b = 20, c = 30, d = 40;
5. int a1 = ++a, b1 = b++, c1 = --c, d1 = d--;
7. printf("a=%d, a1=%d\n", a, a1);
8. printf("b=%d, b1=%d\n", b, b1);
9. printf("c=%d, c1=%d\n", c, c1);
10. printf("d=%d, d1=%d\n", d, d1);
12. return 0;
13. }

输出结果：
a=11, a1=11
b=21, b1=20
c=29, c1=29
d=39, d1=40

a、b、c、d 的输出结果相信大家没有疑问，下面重点分析a1、b1、c1、d1：
1) 对于a1=++a，先执行 ++a，结果为 11，再将 11 赋值给 a1，所以 a1 的最终值为11。而 a 经过自增，最终的值也为 11。

2) 对于b1=b++，b 的值并不会立马加 1，而是先把 b 原来的值交给 b1，然后再加 1。b 原来的值为 20，所以 b1 的值也就为 20。而 b 经过自增，最终值为 21。

3) 对于c1=--c，先执行 --c，结果为 29，再将 29 赋值给c1，所以 c1 的最终值为 29。而 c 经过自减，最终的值也为 29。

4) 对于d1=d--，d 的值并不会立马减 1，而是先把 d 原来的值交给 d1，然后再减 1。d 原来的值为 40，所以 d1 的值也就为 40。而 d 经过自减，最终值为 39。

可以看出：a1=++a;会先进行自增操作，再进行赋值操作；而b1=b++;会先进行赋值操作，再进行自增操作。c1=--c;和d1=d--;也是如此。

为了强化记忆，我们再来看一个自增自减的综合示例：

1. #include
2. int main()
3. {
4. int a = 12, b = 1;
5. int c = a - (b--); // ①
6. int d = (++a) - (--b); // ②
8. printf("c=%d, d=%d\n", c, d);
10. return 0;
11. }

输出结果：
c=11, d=14

我们来分析一下：
1) 执行语句①时，因为是后自减，会先进行a-b运算，结果是 11，然后 b 再自减，就变成了 0；最后再将a-b的结果（也就是11）交给 c，所以 c 的值是 11。

2) 执行语句②之前，b 的值已经变成 0。对于d=(++a)-(--b)，a 会先自增，变成 13，然后 b 再自减，变成 -1，最后再计算13-(-1)，结果是 14，交给 d，所以 d 最终是 14。

C语言运算符的优先级和结合性

本节我们从一个例子入手讲解，请看下面的代码：

1. #include
2. int main(){
3. int a = 16, b = 4, c = 2;
4. int d = a + b * c;
5. int e = a / b * c;
6. printf( "d=%d, e=%d\n", d, e);
8. return 0;
9. }

运行结果：
d=24, e=8

1) 对于表达式a + b * c，如果按照数学规则推导，应该先计算乘法，再计算加法；b * c的结果为 8，a + 8的结果为 24，所以 d 最终的值也是 24。从运行结果可以看出，我们的推论得到了证实，C语言也是先计算乘法再计算加法，和数学中的规则一样。

先计算乘法后计算加法，说明乘法运算符的优先级比加法运算符的优先级高。所谓优先级，就是当多个运算符出现在同一个表达式中时，先执行哪个运算符。

C语言有几十种运算符，被分成十几个级别，有的运算符优先级不同，有的运算符优先级相同，我们在《C语言运算符的优先级和结合性一览表》中给出了详细的说明，大家可以点击链接自行查阅。

一下子记住所有运算符的优先级并不容易，还好C语言中大部分运算符的优先级和数学中是一样的，大家在以后的编程过程中也会逐渐熟悉起来。如果实在搞不清，可以加括号，就像下面这样：

int d = a + (b * c);

括号的优先级是最高的，括号中的表达式会优先执行，这样各个运算符的执行顺序就一目了然了。

2) 对于表达式a / b * c，查看了《C语言运算符的优先级和结合性一览表》的读者会发现，除法和乘法的优先级是相同的，这个时候到底该先执行哪一个呢？

按照数学规则应该从左到右，先计算除法，在计算乘法；a / b的结果是 4，4 * c的结果是 8，所以 e 最终的值也是 8。这个推论也从运行结果中得到了证实，C语言的规则和数学的规则是一样的。

当乘法和除法的优先级相同时，编译器很明显知道先执行除法，再执行乘法，这是根据运算符的结合性来判定的。所谓结合性，就是当一个表达式中出现多个优先级相同的运算符时，先执行哪个运算符：先执行左边的叫左结合性，先执行右边的叫右结合性。

/和*的优先级相同，又都具有左结合性，所以先执行左边的除法，再执行右边的乘法。

3) 像 +、-、*、/ 这样的运算符，它的两边都有要计算的数据，每份这样的数据都称作一个操作数，一个运算符需要 n 个操作数就称为 n 目运算符。例如：

• +、-、*、/、= 是双目运算符；
• ++、-- 是单目运算符；
• ? : 是三目运算符（这是C语言里唯一的一个三目元算符，后续我们将会讲解）。

总结

当一个表达式中出现多个运算符时，C语言会先比较各个运算符的优先级，按照优先级从高到低的顺序依次执行；当遇到优先级相同的运算符时，再根据结合性决定先执行哪个运算符：如果是左结合性就先执行左边的运算符，如果是右结合性就先执行右边的运算符。

C语言的运算符众多，每个运算符都具有优先级和结合性，还拥有若干个操作数，为了方便记忆和对比，我们在《C语言运算符的优先级和结合性一览表》中将它们全部列了出来。对于没有学到的运算符，大家不必深究，一带而过即可，等学到时再来回顾。

C语言数据类型转换（自动类型转换+强制类型转换）

数据类型转换就是将数据（变量、数值、表达式的结果等）从一种类型转换为另一种类型。

自动类型转换

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。

1) 将一种类型的数据赋值给另外一种类型的变量时就会发生自动类型转换，例如：

float f = 100;

100 是 int 类型的数据，需要先转换为 float 类型才能赋值给变量 f。再如：

int n = f;

f 是 float 类型的数据，需要先转换为 int 类型才能赋值给变量 n。

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。

2) 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：

• 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。
• 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。
• char 和 short 参与运算时，必须先转换成 int 类型。

下图对这种转换规则进行了更加形象地描述：

unsigned 也即 unsigned int，此时可以省略 int，只写 unsigned。

自动类型转换示例：

1. #include
2. int main(){
3. float PI = 3.14159;
4. int s1, r = 5;
5. double s2;
6. s1 = r * r * PI;
7. s2 = r * r * PI;
8. printf("s1=%d, s2=%f\n", s1, s2);
10. return 0;
11. }

运行结果：
s1=78, s2=78.539749

在计算表达式r*r*PI时，r 和 PI 都被转换成 double 类型，表达式的结果也是 double 类型。但由于 s1 为整型，所以赋值运算的结果仍为整型，舍去了小数部分，导致数据失真。

强制类型转换

自动类型转换是编译器根据代码的上下文环境自行判断的结果，有时候并不是那么“智能”，不能满足所有的需求。如果需要，程序员也可以自己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。

自动类型转换是编译器默默地、隐式地进行的一种类型转换，不需要在代码中体现出来；强制类型转换是程序员明确提出的、需要通过特定格式的代码来指明的一种类型转换。换句话说，自动类型转换不需要程序员干预，强制类型转换必须有程序员干预。

强制类型转换的格式为：

(type_name) expression

type_name为新类型名称，expression为表达式。例如：

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

下面是一个需要强制类型转换的经典例子：

1. #include
2. int main(){
3. int sum = 103; //总数
4. int count = 7; //数目
5. double average; //平均数
6. average = (double) sum / count;
7. printf("Average is %lf!\n", average);
9. return 0;
10. }

运行结果：
Average is 14.714286!

sum 和 count 都是 int 类型，如果不进行干预，那么sum / count的运算结果也是 int 类型，小数部分将被丢弃；虽然是 average 是 double 类型，可以接收小数部分，但是心有余力不足，小数部分提前就被“阉割”了，它只能接收到整数部分，这就导致除法运算的结果严重失真。

既然 average 是 double 类型，为何不充分利用，尽量提高运算结果的精度呢？为了达到这个目标，我们只要将 sum 或者 count 其中之一转换为 double 类型即可。上面的代码中，我们将 sum 强制转换为 double 类型，这样sum / count的结果也将变成 double 类型，就可以保留小数部分了，average 接收到的值也会更加精确。

在这段代码中，有两点需要注意：

• 对于除法运算，如果除数和被除数都是整数，那么运算结果也是整数，小数部分将被直接丢弃；如果除数和被除数其中有一个是小数，那么运算结果也是小数。这一点已在《C语言加减乘除运算》中进行了详细说明。
• ( )的优先级高于/，对于表达式(double) sum / count，会先执行(double) sum，将 sum 转换为 double 类型，然后再进行除法运算，这样运算结果也是 double 类型，能够保留小数部分。注意不要写作(double) (sum / count)，这样写运算结果将是 3.000000，仍然不能保留小数部分。

类型转换只是临时性的

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。请看下面的例子：

1. #include
2. int main(){
3. double total = 400.8; //总价
4. int count = 5; //数目
5. double unit; //单价
6. int total_int = (int)total;
7. unit = total / count;
8. printf("total=%lf, total_int=%d, unit=%lf\n", total, total_int, unit);
10. return 0;
11. }

运行结果：
total=400.800000, total_int=400, unit=80.160000

注意看第 6 行代码，total 变量被转换成了 int 类型才赋值给 total_int 变量，而这种转换并未影响 total 变量本身的类型和值。如果 total 的值变了，那么 total 的输出结果将变为 400.000000；如果 total 的类型变了，那么 unit 的输出结果将变为 80.000000。

自动类型转换 VS 强制类型转换

在C语言中，有些类型既可以自动转换，也可以强制转换，例如 int 到 double，float 到 int 等；而有些类型只能强制转换，不能自动转换，例如以后将要学到的 void * 到 int *，int 到 char * 等。

可以自动转换的类型一定能够强制转换，但是，需要强制转换的类型不一定能够自动转换。现在我们学到的数据类型，既可以自动转换，又可以强制转换，以后我们还会学到一些只能强制转换而不能自动转换的类型。

可以自动进行的类型转换一般风险较低，不会对程序带来严重的后果，例如，int 到 double 没有什么缺点，float 到 int 顶多是数值失真。只能强制进行的类型转换一般风险较高，或者行为匪夷所思，例如，char * 到 int * 就是很奇怪的一种转换，这会导致取得的值也很奇怪，再如，int 到 char * 就是风险极高的一种转换，一般会导致程序崩溃。

使用强制类型转换时，程序员自己要意识到潜在的风险。