# C语言数据类型和变量
# 数据类型介绍
C语⾔提供了丰富的数据类型来描述⽣活中的各种数据。使⽤整型类型来描述整数,使⽤字符类型来描述字符,使⽤浮点型类型来描述⼩数。所谓“类型”,就是相似的数据所拥有的共同特征,编译器只有知道了数据的类型,才知道怎么操作数据。
下面盘点了C语言提供的各种数据类型,本次主要探讨内置数据类型。
1.1 字符型
1 char //charactor
2 [signed] char //有符号的
3 unsigned char //无符号的
1.2 整型
1 //短整型
2 short [int]
3 [signed] short [int]
4 unsigned short [int]
5
6/ /整型
7 int8 [ signed ] int9 unsigned int10 // ⻓整型11 long [ int ]12 [ signed ] long [ int ]13 unsigned long [ int ]14 // 更⻓的整型15 //C99 中引⼊16 long long [ int ]17 [ signed ] long long [ int ]18 unsigned long long [ int ]
1.3 浮点型
1 float //单精度浮点数
2 double //双精度浮点数
3 long double //更长的双精度浮点数 c99
1.4 布尔类型
C语言原来并没有为布尔类型单独设置一个类型,而是使用整数0表示假,非零表示真。
在C99中也引入了布尔类型,是专门表示真假的。
1 _Bool
布尔类型的使用得包含头文件<stdbool.h>
布尔类型变量的取值是:true 或者 false。
2 #define bool _Bool
3 #define false 0
4 #define true 1
代码展示为:
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
int main()
{_Bool flag = true;if (flag)printf("i like C\n");return 0;
}
1.5 各种数据类型的长度
每⼀种数据类型都有⾃⼰的⻓度,使⽤不同的数据类型,能够创建出⻓度不同的变量,变量⻓度的不同,存储的数据范围就有所差异。1.5.1 sizeof操作符
sizeof 是⼀个关键字,也是操作符,专⻔是⽤来计算sizeof的操作符数的类型⻓度的,单位是字节。sizeof 操作符的操作数可以是类型,也可是变量或者表达式。sizeof 的操作数如果不是类型,是表达式的时候,可以省略掉后边的括号的。 如:sizeof(类型)或 sizeof 表达式sizeof 后边的表达式是不真实参与运算的,根据表达式的类型来得出大小。sizeof 的计算结果是 size_t 类型的。注意:sizeof 运算符的返回值,C 语⾔只规定是⽆符号整数,并没有规定具体的类型,⽽是留给系统⾃⼰去决定, sizeof 到底返回什么类型。不同的系统中,返回值的类型有可能是unsigned int ,也有可能是 unsigned long ,甚⾄是 unsigned long long ,对应的 printf() 占位符分别是 %u 、 %lu 和 %llu 。这样不利于程序的可移植性。C 语⾔提供了⼀个解决⽅法,创造了⼀个类型别名 size_t ,⽤来统⼀表⽰ sizeof 的返回值类型。对应当前系统的 sizeof 的返回值类型,可能是 unsigned int ,也可能是 unsigned long long 。
例如:
下图是在VS2022 X64配置下的输出:
另外补充一点: sizeof 中表达式不计算
# signed和unsigned
signed int a;//等同于 int a;unsigned int a;
1 # define SHRT_MIN (-32768) // 有符号 16 位整型的最⼩值2 # define SHRT_MAX 32767 // 有符号 16 位整型的最⼤值3 # define USHRT_MAX 0xffff // ⽆符号 16 位整型的最⼤值4 # define INT_MIN (-2147483647 - 1) // 有符号整型的最⼩值5 # define INT_MAX 2147483647 // 有符号整型的最⼤值
unsigned int ⾥⾯的 int 可以省略,所以上⾯的变量声明也可以写成下⾯这样。
unsigned a;
1 signed char c; // 范围为 -128 到 1272 unsigned char c; // 范围为 0 到 255
# 数据类型的取值范围
为了代码的可移植性,需要知道某种整数类型的极限值时,应该尽量使⽤这些常量。• SCHAR_MIN , SCHAR_MAX :signed char 的最⼩值和最⼤值。• SHRT_MIN , SHRT_MAX :short 的最⼩值和最⼤值。• INT_MIN , INT_MAX :int 的最⼩值和最⼤值。• LONG_MIN , LONG_MAX :long 的最⼩值和最⼤值。• LLONG_MIN , LLONG_MAX :long long 的最⼩值和最⼤值。• UCHAR_MAX :unsigned char 的最⼤值。• USHRT_MAX :unsigned short 的最⼤值。• UINT_MAX :unsigned int 的最⼤值。• ULONG_MAX :unsigned long 的最⼤值。• ULLONG_MAX :unsigned long long 的最⼤值。
# 变量
1.变量的创建
data_type name;| || |数据类型 变量名
int age; // 整型变量char ch; // 字符变量double weight; // 浮点型变量
变量在创建的时候就给⼀个初始值,就叫初始化。
#include<stdio.h>
int main()
{int age = 18;char ch = 'w';double weight = 48.0;unsigned int height = 100;return 0;
}
2.变量的分类
#include<stdio.h>int global = 2023;//全局变量int main()
{int local = 2018;//局部变量printf("%d\n",local);printf("%d\n",global);return 0;
}
# 算数操作符
1.+ 和 -
#include <stdio.h>
int main()
{int x = 4 + 22;int y = 61 - 23;printf("%d\n", x);printf("%d\n", y);return 0;
}
2. *
运算符 * ⽤来完成乘法。
#include <stdio.h>
int main()
{int num = 5;printf("%d\n", num * num); // 输出 25return 0;
}
3. /
#include <stdio.h>
int main()
{float x = 6 / 4;int y = 6 / 4;printf("%f\n", x); // 输出 1.000000printf("%d\n", y); // 输出 1return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{float x = 6.0 / 4; // 或者写成 6 / 4.0printf("%f\n", x); // 输出 1.500000return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{int score = 5;score = (score / 20) * 100;return 0;
}
4.%
运算符 % 表⽰求模运算,即返回两个整数相除的余值。这个运算符只能⽤于整数,不能⽤于浮点数。
#include <stdio.h>
int main()
{int x = 6 % 4; // 2return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{printf("%d\n", 11 % -5); // 1printf("%d\n",-11 % -5); // -1printf("%d\n",-11 % 5); // -1return 0;
}
# 赋值操作符:=和复合赋值
在变量创建的时候给⼀个初始值叫初始化,在变量创建好后,再给⼀个值,这叫赋值。 赋值操作符 = 是⼀个随时可以给变量赋值的操作符。
int a = 100 ; // 初始化a = 200 ; // 赋值,这⾥使⽤的就是赋值操作符
1.连续赋值
赋值操作符也可以连续赋值,如:
int a = 3 ;int b = 5 ;int c = 0 ;c = b = a+ 3 ; // 连续赋值,从右向左依次赋值的。
int a = 3 ;int b = 5 ;int c = 0 ;b = a+ 3 ;c = b; //效果与上面一致
2.复合赋值符
int a = 10 ;a = a+ 3 ;a = a -2 ;
这样代码C语⾔给提供了更加⽅便的写法:
int a = 10 ;a += 3 ;a -= 2 ;
C语⾔中提供了复合赋值符,⽅便我们编写代码,这些赋值符有:
+= -=*= /= %=// 下⾯的操作符后期讲解>>= <<=&= |= ^=
# 单⽬操作符:++、--、+、-
1 ++和--
前置++
int a = 10 ;int b = ++a; //++ 的操作数是 a ,是放在 a 的前⾯的,就是前置 ++printf ( "a=%d b=%d\n" ,a , b);计算⼝诀:先+1,后使⽤;a原来是10,先+1,后a变成了11,再使⽤就是赋值给b,b得到的也是11,所以计算技术后,a和b都是11,相当于这样的代码:int a = 10 ;a = a+ 1 ;b = a;printf ( "a=%d b=%d\n" ,a , b);
后置++
int a = 10 ;int b = a++; //++ 的操作数是 a ,是放在 a 的后⾯的,就是后置 ++printf ( "a=%d b=%d\n" ,a , b);计算⼝诀:先使⽤,后+1a原来是10,先使⽤,就是先赋值给b,b得到了10,然后再+1,然后a变成了11,所以直接结束后a是11,b是10,相当于这样的代码:int a = 10 ;int b = a;a = a+ 1 ;printf ( "a=%d b=%d\n" ,a , b);
前置--
如果你听懂了前置++,那前置--是同理的,只是把加1,换成了减1;计算⼝诀:先-1,后使⽤int a = 10 ;int b = --a; //-- 的操作数是 a ,是放在 a 的前⾯的,就是前置 --printf ( "a=%d b=%d\n" ,a , b); // 输出的结果是: 9 9
后置--同理后置--类似于后置++,只是把加⼀换成了减⼀计算⼝诀:先使⽤,后-1int a = 10 ;int b = a--; //-- 的操作数是 a ,是放在 a 的后⾯的,就是后置 --printf ( "a=%d b=%d\n" ,a , b); // 输出的结果是: 9 10
2 + 和 -
int a = + 10 ; 等价于 int a = 10 ;int a = 10 ;int b = -a;int c = -10 ;printf ( "b=%d c=%d\n" , b, c); // 这⾥的 b 和 c 都是 -10int a = -10 ;int b = -a;printf ( "b=%d\n" , b); // 这⾥的 b 是 10
# 强制类型转换
在操作符中还有⼀种特殊的操作符是强制类型转换,语法形式很简单,形式为:(类型)
int a = 3.14;
//a 的是 int 类型 , 3.14 是 double 类型,两边的类型不⼀致,编译器会报警告为了消除这个警告,我们可以使⽤强制类型转换:int a = ( int ) 3.14 ; // 意思是将 3.14 强制类型转换为 int 类型,这种强制类型转换只取整数部分
俗话说,强扭的⽠不甜,我们使⽤强制类型转换都是万不得已的时候使⽤,如果不需要强制类型转化就能实现代码,这样⾃然更好的。
# scanf和printf介绍
1.printf
基本⽤法
printf() 的作⽤是将参数⽂本输出到屏幕。它名字⾥⾯的 f 代表 format (格式化),表⽰可以定制输出⽂本的格式。# include <stdio.h>int main ( void ){printf ( "Hello World" );return 0 ;}上⾯命令会在屏幕上输出⼀⾏⽂字“Hello World”。printf() 不会在⾏尾⾃动添加换⾏符,运⾏结束后,光标就停留在输出结束的地⽅,不会⾃动换⾏。为了让光标移到下⼀⾏的开头,可以在输出⽂本的结尾,添加⼀个换⾏符 \n 。如下:# include <stdio.h>int main ( void ){printf ( "Hello World\n" );return 0 ;}如果⽂本内部有换⾏,也是通过插⼊换⾏符来实现,如下⽅代码:# include <stdio.h>int main ( void ){printf ( "Hello\nWorld\n" );printf ( "Hello\n" );printf ( "World\n" );return 0 ;}printf() 是在标准库的头⽂件 stdio.h 定义的。使⽤这个函数之前,必须在源码⽂件头部引⼊这个头⽂件。
占位符
printf() 可以在输出⽂本中指定占位符。所谓 “占位符”,就是这个位置可以⽤其他值代⼊。// 输出 There are 3 apples# include <stdio.h>int main (){printf ( "There are %d apples\n" , 3 );return 0 ;}
上⾯⽰例中, There are %d apples\n 是输出⽂本,⾥⾯的 %d 就是占位符,表⽰这个位置要⽤其他值来替换。占位符的第⼀个字符⼀律为百分号 % ,第⼆个字符表⽰占位符的类型, %d 表⽰这⾥代⼊的值必须是⼀个整数。
#include <stdio.h>
int main()
{printf("%s will come tonight\n", "zhangsan");return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{printf("%s says it is %d o'clock\n", "lisi", 21);return 0;
}
占位符列举
printf() 的占位符有许多种类,与 C 语⾔的数据类型相对应。下⾯按照字⺟顺序,列出常⽤的占位符,⽅便查找,具体含义在后⾯章节介绍。• %a :⼗六进制浮点数,字⺟输出为⼩写。• %A :⼗六进制浮点数,字⺟输出为⼤写。• %c :字符。• %d :⼗进制整数。• %e :使⽤科学计数法的浮点数,指数部分的 e 为⼩写。• %E :使⽤科学计数法的浮点数,指数部分的 E 为⼤写。• %i :整数,基本等同于 %d 。• %f :⼩数(包含 float 类型和 double 类型)。• %g :6个有效数字的浮点数。整数部分⼀旦超过6位,就会⾃动转为科学计数法,指数部分的 e为⼩写。• %G :等同于 %g ,唯⼀的区别是指数部分的 E 为⼤写。• %hd :⼗进制 short int 类型。• %ho :⼋进制 short int 类型。• %hx :⼗六进制 short int 类型。• %hu :unsigned short int 类型。• %ld :⼗进制 long int 类型。• %lo :⼋进制 long int 类型。• %lx :⼗六进制 long int 类型。• %lu :unsigned long int 类型。• %lld :⼗进制 long long int 类型。• %llo :⼋进制 long long int 类型。• %llx :⼗六进制 long long int 类型。• %llu :unsigned long long int 类型。• %Le :科学计数法表⽰的 long double 类型浮点数。• %Lf :long double 类型浮点数。• %n :已输出的字符串数量。该占位符本⾝不输出,只将值存储在指定变量之中。• %o :⼋进制整数。• %p :指针。• %s :字符串。• %u :⽆符号整数(unsigned int)。• %x :⼗六进制整数。• %zd : size_t 类型。• %% :输出⼀个百分号。
输出格式
printf() 可以定制占位符的输出格式。限定宽度
printf() 允许限定占位符的最⼩宽度。
#include <stdio.h> int main() {printf("%5d\n", 123); // 输出为 " 123"return 0; }
上⾯⽰例中, %5d 表⽰这个占位符的宽度⾄少为5位。如果不满5位,对应的值的前⾯会添加空格。输出的值默认是右对⻬,即输出内容前⾯会有空格;如果希望改成左对⻬,在输出内容后⾯添加空格,可以在占位符的 % 的后⾯插⼊⼀个 - 号。#include <stdio.h> int main() { printf("%-5d\n", 123); // 输出为 "123 " return 0; }
上⾯⽰例中,输出内容 123 的后⾯添加了空格。而对于⼩数,这个限定符会限制所有数字的最⼩显⽰宽度。// 输出 " 123.450000" #include <stdio.h> int main() {printf("%12f\n", 123.45);return 0; }
上⾯⽰例中, %12f 表⽰输出的浮点数最少要占据12位。由于⼩数的默认显⽰精度是⼩数点后6位,所以 123.45 输出结果的头部会添加2个空格。总是显⽰正负号
默认情况下, printf() 不对正数显⽰ + 号,只对负数显⽰ - 号。如果想让正数也输出 + 号,可以在占位符的 % 后⾯加⼀个 + 。#include <stdio.h> int main() {printf("%+d\n", 12); // 输出 +12printf("%+d\n", -12); // 输出 -12return 0; }
上⾯⽰例中, %+d 可以确保输出的数值,总是带有正负号。限定⼩数位数
输出⼩数时,有时希望限定⼩数的位数。举例来说,希望⼩数点后⾯只保留两位,占位符可以写成 %.2f 。// 输出 Number is 0.50 #include <stdio.h> int main() {printf("Number is %.2f\n", 0.5);return 0; }
如果希望⼩数点后⾯输出3位( 0.500 ),占位符就要写成 %.3f 。同时 这种写法可以与限定宽度占位符,结合使⽤。// 输出为 " 0.50" #include <stdio.h> int main() {printf("%6.2f\n", 0.5);return 0; }
上⾯⽰例中, %6.2f 表⽰输出字符串最⼩宽度为6,⼩数位数为2。所以,输出字符串的头部有两个空格。最⼩宽度和⼩数位数这两个限定值,都可以⽤ * 代替,通过 printf() 的参数传⼊。如下:#include <stdio.h> int main() {printf("%*.*f\n", 6, 2, 0.5);return 0; } // 等同于printf("%6.2f\n", 0.5);
上⾯⽰例中, %*.*f 的两个星号通过 printf() 的两个参数 6 和 2 传⼊。输出部分字符串
%s 占位符⽤来输出字符串,默认是全部输出。如果只想输出开头的部分,可以⽤ %.[m]s 指定输出的⻓度,其中 [m] 代表⼀个数字,表⽰所要输出的⻓度。// 输出 hello #include <stdio.h> int main() {printf("%.5s\n", "hello world");return 0; }
上⾯⽰例中,占位符 %.5s 表⽰只输出字符串“hello world”的前5个字符,即“hello”。
2 scanf
#include <stdio.h>
int main()
{int score = 0;printf("请输⼊成绩:");scanf("%d", &score);printf("成绩是:%d\n", score);return 0;
}
基本用法
scanf() 函数⽤于读取⽤⼾的键盘输⼊。程序运⾏到这个语句时,会停下来,等待⽤⼾从键盘输⼊。⽤⼾输⼊数据、按下回⻋键后, scanf() 就会处理⽤⼾的输⼊,将其存⼊变量。它的原型也定义在头⽂件 stdio.h ,并且 scanf() 的语法跟 printf() 类似。例:scanf ( "%d" , &i);它的第⼀个参数是⼀个格式字符串,⾥⾯会放置占位符(与 printf() 的占位符基本⼀致),告诉编译器如何解读⽤⼾的输⼊,需要提取的数据是什么类型。 这是因为 C 语⾔的数据都是有类型的, scanf() 必须提前知道⽤⼾输⼊的数据类型,才能处理数 据。它的其余参数就是存放⽤⼾输⼊的变量,格式字符串⾥⾯有多少个占位符,就有多少个变量。 上⾯⽰例中, scanf() 的第⼀个参数 %d ,表⽰⽤⼾输⼊的应该是⼀个整数。 %d 就是⼀个占位 符, % 是占位符的标志, d 表⽰整数。第⼆个参数 &i 表⽰,将⽤⼾从键盘输⼊的整数存⼊变量 i 。注意:变量前⾯必须加上 & 运算符(指针变量除外),因为 scanf() 传递的不是值,⽽是地址,即将变量 i 的地址指向⽤⼾输⼊的值。如果这⾥的变量是指针变量(⽐如字符串变量),那就不⽤加 & 运算符。下⾯是⼀次将键盘输⼊读⼊多个变量的例⼦:scanf ( "%d%d%f%f" , &i, &j, &x, &y);上⾯⽰例中,格式字符串 %d%d%f%f ,表⽰⽤⼾输⼊的前两个是整数,后两个是浮点数,⽐如 1 -20 3.4 -4.0e3 。这四个值依次放⼊ i 、 j 、 x 、 y 四个变量。scanf() 处理数值占位符时,会⾃动过滤空⽩字符,包括空格、制表符、换⾏符等。所以,⽤⼾输⼊的数据之间,有⼀个或多个空格不影响 scanf() 解读数据。另外,⽤⼾使⽤回⻋键,将输⼊分成⼏⾏,也不影响解读。⽤⼾分成四⾏输⼊,得到的结果与⼀⾏输⼊是完全⼀样的。每次按下回⻋键以后,scanf() 就会开始解读,如果第⼀⾏匹配第⼀个占位符,那么下次按下回⻋键时,就会从第⼆个占位符开始解读。scanf() 处理⽤⼾输⼊的原理是,⽤⼾的输⼊先放⼊缓存,等到按下回⻋键后,按照占位符对缓存进⾏解读。 解读⽤⼾输⼊时,会从上⼀次解读遗留的第⼀个字符开始,直到读完缓存,或者遇到第⼀个不符合条 件的字符为⽌。#include <stdio.h> int main() {int x;float y;// ⽤⼾输⼊ " -13.45e12# 0"scanf("%d", &x);printf("%d\n", x);scanf("%f", &y);printf("%f\n", y);return 0; }
上⾯⽰例中, scanf() 读取⽤⼾输⼊时, %d 占位符会忽略起⾸的空格,从 - 处开始获取数据,读取到 -13 停下来,因为后⾯的 . 不属于整数的有效字符。这就是说,占位符 %d 会读到 -13 。 第⼆次调⽤ scanf() 时,就会从上⼀次停⽌解读的地⽅,继续往下读取。这⼀次读取的⾸字符 是 . ,由于对应的占位符是 %f ,会读取到 .45e12 ,这是采⽤科学计数法的浮点数格式。后⾯的 # 不属于浮点数的有效字符,所以会停在这⾥。由于 scanf() 可以连续处理多个占位符,所以上⾯的例⼦也可以写成下⾯这样。#include <stdio.h> int main() {int x;float y;// ⽤⼾输⼊ " -13.45e12# 0"scanf("%d%f", &x, &y);return 0; }
scanf的返回值
scanf() 的返回值是⼀个整数,表⽰成功读取的变量个数。如果没有读取任何项,或者匹配失败,则返回 0 。如果在成功读取任何数据之前,发⽣了读取错误或 者遇到读取到⽂件结尾,则返回常量 EOF。#include <stdio.h> int main() {int a = 0;int b = 0;float f = 0.0f;int r = scanf("%d %d %f", &a, &b, &f);printf("a=%d b=%d f=%f\n", a, b, f);printf("r = %d\n", r);return 0; }
输入输出测试:
如果输⼊2个数后,按 ctrl+z ,提前结束输⼊:在VS环境中按3次 ctrl+z ,才结束了输⼊,我们可以看到r是2,表⽰正确读取了2个数值。如果⼀个数字都不输⼊,直接按3次 ctrl+z ,输出的r是-1,也就是EOF
占位符
scanf() 常⽤的占位符如下,与 printf() 的占位符基本⼀致。• %c :字符。• %d :整数。• %f : float 类型浮点数。• %lf : double 类型浮点数。• %Lf : long double 类型浮点数。• %s :字符串。• %[] :在⽅括号中指定⼀组匹配的字符(⽐如 %[0-9] ),遇到不在集合之中的字符,匹配将会停⽌。上⾯所有占位符之中,除了 %c 以外,都会⾃动忽略起⾸的空⽩字符。 %c 不忽略空⽩字符,总是返回当前第⼀个字符,⽆论该字符是否为空格。 如果要强制跳过字符前的空⽩字符,可以写成 scanf(" %c", &ch) ,即 %c 前加上⼀个空格,表 ⽰跳过零个或多个空⽩字符。下⾯要特别说⼀下占位符 %s ,它其实不能简单地等同于字符串。它的规则是,从当前第⼀个⾮空⽩字符开始读起,直到遇到空⽩字符(即空格、换⾏符、制表符等)为⽌。因为 %s 不会包含空⽩字符,所以⽆法⽤来读取多个单词,除⾮多个 %s ⼀起使⽤。这也意味着,scanf() 不适合读取可能包含空格的字符串,⽐如书名或歌曲名。另外, scanf() 遇到 %s 占位符,会在字符串变量末尾存储⼀个空字符 \0 。 scanf() 将字符串读⼊字符数组时,不会检测字符串是否超过了数组⻓度。所以,储存字符串时,很可能会超过数组的边界,导致预想不到的结果。为了防⽌这种情况,使⽤ %s 占位符时,应该指定读⼊字符串的最⻓⻓度,即写成 %[m]s ,其中的 [m] 是⼀个整数,表⽰读取字符串的最⼤⻓度,后⾯的字符将被丢弃。#include <stdio.h> int main() {char name[11];scanf("%10s", name);return 0; }
上⾯⽰例中, name 是⼀个⻓度为11的字符数组, scanf() 的占位符 %10s 表⽰最多读取⽤⼾输⼊的10个字符,后⾯的字符将被丢弃,这样就不会有数组溢出的⻛险了。
赋值忽略符
有时,⽤⼾的输⼊可能不符合预定的格式。
#include <stdio.h> int main() {int year = 0;int month = 0;int day = 0;scanf("%d-%d-%d", &year, &month, &day);printf("%d %d %d\n", year, month, day);return 0; }
上⾯⽰例中,如果⽤⼾输⼊ 2020-01-01 ,就会正确解读出年、⽉、⽇。问题是⽤⼾可能输⼊其他格式,⽐如 2020/01/01 ,这种情况下, scanf() 解析数据就会失败。 为了避免这种情况, scanf() 提供了⼀个赋值忽略符(assignment suppression character) * 。只要把 * 加在任何占位符的百分号后⾯,该占位符就不会返回值,解析后将被丢弃。#include <stdio.h> int main() {int year = 0;int month = 0;int day = 0;scanf("%d%*c%d%*c%d", &year, &month, &day);return 0; }
上⾯⽰例中, %*c 就是在占位符的百分号后⾯,加⼊了赋值忽略符 * ,表⽰这个占位符没有对应的变量,解读后不必返回。