【C语言】数据类型与变量

正文开始——【干货满满，加油】

1. 数据类型介绍

1.1 字符型

1 char //character 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 [singed] short [int] 4 unsigned short [int] 5 //整型 6 int 7 [signed] int 8 unsigned int 9 //长整型 10 long [int] 11 [signed] long [int] 12 unsigned long [int] 13 //更长的整型 14 long long [int] 15 [signed] long long [int] 16 unsigned long long [int]

1.3 浮点型

1 float 2 double 3 long double

1.4 布尔类型

C语言原来并没有为布尔值单独设置一个类型，而是使用整数 0 表示假，非 0 表示真。

在C99中也引入了布尔类型，是专门表示真假的。

1 _Bool

布尔类型的使用需要包含头文件<stdbool.h>

布尔类型变量的取值是：true 或者 false 。

1 #define bool _Bool 2 3 #define false 0 4 #define true 1

代码演示：

1 _Bool flag = true ; 2 if (flag) printf ("I LOVE MONEY\n");

1.5 各种数据类型的长度

每一种数据类型都有自己的长度，使用不同的数据类型，能够创建出长度不同的变量，变量长度的不同，存储的数据类型就有所差异。

1.5.1 sizeof 操作符

sizeof 是一个关键字，也是一个操作符，专门用来计算 sizeof 的操作数的类型长度的，单位是字节。

sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可以是变量或表达式。

1 sizeof（类型） 2 sizeof 表达式

sizeof 的操作数如果不是类型，是表达式的时候，可以省略后边的括号。

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。

sizeof 运算符的返回值，C语言只规定无符号整数，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、%llu。这样不利于程序的可移植性。 C语言提供了一个解决办法，创建一个类型别名为 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。

比如：

1.5.2 数据类型的长度

1.5.3 sizeof 中表达式的计算

sizeof 在代码进行编译的时候，就根据表达式的类型确定了，类型的常用，而表达式的执行却要在程序运行期间才能执行，在编译期间已经将 sizeof 处理掉了，所以在运行期间就不会执行表达式了。

2. signed 和 unsigned

C语言使用 signed 和 unsigned 关键字来修饰字符型和整形类型的。

signed 关键字，表示一个类型带有正负号，包含负值。

unsigned 关键字，表示该类型不带有正负号，只表示零和正整数。

对于 int 类型，默认是带有正负号的，也就是说，int 等同于 signed int。

由于这是默认情况，关键字 signed 一般都省略不写，但是写了也不算错。

1  signed int a;
2//等同于  int a;

int 类型也可以不带正负号，只表示非负整数。这时就必须使用关键字 unsigned 声明变量。

1  unsigned int a;

整型变量声明为 unsigned 的好处是，同样长度的内存能够表示的最大整数值，增大了一倍。

比如：16位的 signed short int 的取值范围是：-32768~32767，最大是32767；而 unsigned short int 的取值范围是：0~65535。32位的 signed int 的取值范围可以参考 limits.h 中给出的定义。

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   //符号16位整型的最小值
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这样：

1  unsigned a;

字符类型 char 也可以设置 signed 和 unsigned。

1 signed char c;//范围是-128到127
2 unsigned char c;//范围是0到255

注意，C语言规定 char 类型是默认带有正负号的，由当前系统决定。

这就是说，char 不等同于signed char ，它可能是signed char，也有可能是unsigned char 。

这一点与 int 不同，int 就是等同于 signed int 。

3. 数据类型的取值范围

上述的数据类型很多，尤其数整型类型就有 short、int、long、long long四种，为什么呢？

其实每一种数据类型都有自己的取值范围，也就是存储的数值的最大值和最小值的区间，有了丰富的类型，我们就可以在适当的场景下去选择合适的类型。如果要查看当前系统上不同类型的极限值：limits.h 文件说明了整型类型的取值范围。

float.h 这个头文件中说明浮点型类型的取值范围。

为了代码的可移植性，需要知道某种整型类型的极限值时，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 的最大值和最小值。
• INT_MIN，INT_MAX : int 的最大值和最小值。
• LONG_MIN，LONG_MAX ：long 的最大值和最小值。
• LLONG_MIN，LLONG_MAX：long long 的最大值和最小值。
• UCHAR_MAX：unsigned short 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：unsignded long long 的最大值。

4. 变量

4.1 变量的创建

刚才我们了解了类型，那类型是用来干嘛的呢？

类型用来创建变量的。

什么是变量？

C语言中把经常变化的值称为变量，不变的量称为常量。

变量创建的语法形式是这样的：

1 data_type name； 2 | | 3 | | 4 数据类型 变量名

1 int age； //整型变量 2 char ch； //字符变量 3 double weight；//浮点型变量

变量在创建的时候就给一个初始值，叫做初始化。

1 int age = 18； 2 char ch = ‘a’； 3 double weight = 48.0； 4 unsigned int height = 100；

4.2 变量的分类

• 全局变量：在大括号外部定义的变量就是全局变量，全局变量的使用范围更广，整个工程中想使用，都是有办法使用的。
• 局部变量：在大括号内部定义的变量就是局部变量，局部变量的适用范围比较局限，只能在自己的局部范围内使用。

1  #include<stdio.h>
2  
3  int global = 2023;//全局变量
4    
5  int main ()
6 {
7   int local = 2018;//局部变量
8   printf("%d\n",local);
9   printf("%d\n",global);
10  return 0 ;
11 }

如果全局变量与局部变量，名字相同呢？

1  #include<stdio.h>
2  
3  int n = 60;
4  int main()
5  {
6    int n = 90;
7    printf("%d\n",n);//打印的结果是多少呢？
8    return 0;
9 }

其实当全局变量和局部变量同名时，局部变量优先。

全局变量和局部变量在内存中存储在哪里呢？

一般我们在学习C/C++的时候，会关注内存中的三个区域：栈区、堆区、静态区。

1. 局部变量是放在内存中的栈区
2. 全局变量是放在内存的静态区
3. 堆区用来动态内存管理的（后期会讲）

其实内存区域的划分会更加细致，以后再操作系统的相关知识的时候会介绍。

5. 算术操作符：+、-、*、/、%

我们在写代码的时候一定会涉及到计算。C语言中为了方便计算，提供了一系列操作符，其中有一组操作符叫：算术操作符。分别是：+、-、*、/、%，这些操作符都是双目操作符。

注：操作符也被叫做：运算符，是不同的翻译，意思还是一样的。

5.1 + 和 -

+ 和 - 是用来完成加法和减法的。

+ 和 - 都是有2个操作数的，位于操作符两端的就是它们的操作数，这种操作符也叫双目操作符。

1  #include<stdio.h>
2  int main()
3 {
4       int x= 4+22;
5       int y= 61-23;
6       printf("%d\n",x);
7       printf("%d\n",y);
8       return 0;
9 }

5.2 *

运算符 * 来完成乘法。

1  #include<stdio.h>   
2  int main()
3 {
4   int num = 5;
5   printf("%d\n",num*num);//输出 25
6   return 0;
7 }

5.3 /

运算符 / 用来完成除法。

除号的两端如果是整数，执行的是整数除法，得到的结果也是整数。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       float x = 6/4;
5       int y = 6/4;
6       printf("%f\n",x);  //输出 1.000000
7       printf("%d\n",y);  //输出 1
8       return 0;
9    }

在上面的例子中，尽管变量 x 的类型是 float （浮点数），但是 6/4 得到的结果是1.0，而不是1.5。原因就在于C语言里面的整数除法是整除，只会返回整数部分，丢弃小数部分。

如果希望得到浮点数的结果，两个运算数至少有一个浮点数，这是C语言就会进行浮点数除法。

1  #include<stdio.h>
2  int main()
3  {
4      float x = 6.0 / 4; //或者写成 6 / 4.0
5      printf("%f\n",x);
6      return 0;
7  }

上面的例子中，6.0/4 表示进行浮点数除法，得到的结果是1.5。

在看一个例子：

1  #include<stdio.h>
2  int main()
3  {
4      int score = 5;
5      score = (score / 20) *100;
6      return 0;
7  }

上面的代码经过运算后，实际上 score = 0，这是因为（score/20）是整除，得到结果整数值 0，所以 0*100 也是 0。

为了得到预想的结果，我们可以让 20 变成 20.0 浮点数，让整除变成浮点数整除。

1  #include<stdio.h>
2  int main()
3  {
4      int score = 5;
5      score = (score / 20。0) *100;
6      return 0;
7  }

5.4 %

运算符 % 表示求模（余）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。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       int x = 6 % 4; //2
5       return 0;
6   } 

负数求模的规则是，结果的正负号由第一个运算数的正负号决定。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       printf("%d\n",11 % -5); // 1
5       printf("%d\n",-11 % 5); // -1
6       printf("%d\n",-11 % -5); // -1
7       return 0;
8    }

上面的例子中，第一个运算数的正负号（11或-11）决定了结果的正负号。

6. 赋值操作符：= 和 复合赋值

在创建变量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。

1   int a = 0; //初始化
2   a = 200;  //赋值，这里使用的就是赋值操作符

赋值操作符 = 是一个随时给变量赋值的操作符。

6.1 连续赋值

赋值操作符也可以连续赋值。如：

1   int a = 3;
2   int b = 5;
3   int c = 4;
4   c = b = a+5;  //连续赋值，从右向左依次赋值

C语言虽然支持这种连续赋值，但是写出来的代码不容易理解，建议还是拆开来写，这样方便观察代码的执行细节。

1  int a = 3;
2  int b = 5;
3  int c = 9;
4  b = a+3;
5  c = b;

这样写，在调试的时候，每一次赋值的细节都是可以很方便观察的。

6.2 复合赋值符

在写代码的时候，我们可能经常对一个数进行自增自减的操作。C语言提供了更方便的方式。

1  int a = 9;  
2  a = a+6;   //a += 6;
3  a = a-3;   //a -= 3;

C语言提供了复合赋值符，有：

1   +=     -=
2   *=     /=      %=
3   >>=    <<=  
4   &=     |=      ^=

7. 单目操作符：++、--、+、-

前面介绍的操作符都是双目操作符，有2个操作数的。C语言中还有一些操作符只有一个操作数，被称为单目操作符。++、--、+（正）、-（负）都是单目操作符。

7.1 ++ 和 --

++ 是一种自增的操作符，又分为前置++ 和后置++，-- 是一种自减的操作符，也分为前置--和后置 --。

7.1.1 前置++

1   int a = 10;
2   int b = ++a;  //++的操作数是a，是放在a的前面的，就是前置++
3   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，在使用就是赋值给b，b得到的也是11，所以计算后，a和b的值都是11，相当于这样的代码：

1   int a = 10;
2   a = a+1;
3   b = a;
4   printf("a=%d b=%d\n",a , b);

7.1.2 后置++

1   int a = 10;
2   int b = a++; //++的操作数是a，是放在a的后面的，就是后置++
3   printf("a=%d b=%d\n",a , b);

计算口诀：先使用，后+1

a 原来是10，先把 a 的值赋给 b 后，a 和 b 的值都是10，a 再+1，a 就变成了11，所以最终结果a是11，b 是10，相当于下面的代码：

1   int a = 10;
2   int b = a;
3   a =a+1;
4   printf("a=%d b=%d\n",a , b);

7.1.3 前置--

懂了前置++，前置--同理，只是把+1换成了-1；

计算口诀：先-1，后使用

1   int a = 10;
2   int b = --a;  //--的操作数是a，是放在a的前面的，就是前置--
3   printf("a=%d b=%d\n",a , b);  结果为 a=9，b=9；

7.1.4 后置--

同理后置++，只是把+1换成了-1。

计算口诀：先使用，后-1

7.2 + 和 -

这里的 + 是正号，- 是负号，都是单目操作符。

运算符 + 对正负值没有影响，是一个完全可以省略的运算符，但是写了也不会报错。

1   int a = +10；//等价于int a = 10；

运算符 - 用来改变一个值的正负号，负数的前面加上 - 就会得到正数，正数的前面加上 - 就会得到负数。

1   int a=10;
2   int b=-a;
3   int c=-10;
4   printf("b=%d c=%d\n",b,c); //b的结果为-10，c的结果为-10
5
6   int a=-10;
7   int b=-a;
8   printf("b=%d\n",b);     //b的结果为10

8. 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，形式如下：

1  （类型）

请看代码：

1   int a=3.14;
2   //a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，我们可以进行强制类型转换：

1   int a = (int)3.14;
    //a的类型是int类型，3.14是double类型，这里的意思是将3.14强制类型转换为整型类型，这种强制转换只取整数部分  

我们使用强制类型转换都是迫不得已的时候才使用的，如果不需要强制类型转换就能实现代码，这样自然是最好的。

9. printf 介绍

9.1 printf

9.1.1 基本用法

printf（）的作用是将参数文本输出到屏幕。它名字里的 f 代表 format（格式化），表示可以定制输出文本的格式。

1   #include<stdio.h>
2   int main(void)
3   {
4       printf("Hello world");
5       return 0;
6   }

上面的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，光标就会停留在输出结束的地方，不会自动换行。为了让光标移动到下一行的开头，可以在输出文本的结尾，添加一个换行符 \n 。

1   #include<stdio.h>
2   int main(void)
3   { 
4       printf("Hello world\n");
5       return 0;
6   }

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：

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   { 
4       printf("Hello\nworld\n");
5
6       printf("Hello\n");
7       printf("world\n");
8       return 0;
9    }

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。

9.1.2 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。

1   //输出  There are 3 apples
2   #include<stdio.h>
3   int main()
4   {
5        printf("There are %d apples\n", 3);
6        return 0;
7   }

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 表示这里带入的值必须是一个整数。

printf（）的第二个参数就是替换占位符的值，上面的例子是整数 3 替换 %d 。执行后的输出结果就是 There are 3 apples。

常用的占位符除了 %d ，还有 %s 表示代入的是字符串。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       printf("%s will come tonight\n",liruiqi);
5       return 0;
6   }

上面的示例中，%s 表示代入的是一个字符串，所以 printf（）的第二个参数就必须是字符串，这个例子是 liruiqi 。执行后输出的结果为 liruiqi will come tonight。

输出文本里面可以使用多个占位符。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3  {
4       printf("%s says it is %d\n",zhangsan , 6);
5       return 0;
6  }

在上面的示例中，%d，%s 这两个占位符，一个是整数占位符，一个是字符串占位符，分别对应参数（6）和（zhangsan）。

printf（）参数与占位符是一一对应关系，如果有 n 个占位符，printf（）的参数就应该有 n+1 个。注意：如果参数个数少于对应的占位符，printf（）可能会输出内存中的任意值。

9.1.3 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。

• %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）// float %f, double %lf。
• %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，唯一的区别就是指数部分的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 ：八进制的 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（用来打印地址）。
• %s ：字符串。
• %u ：无符号整数。
• %x ：十六进制整数。
• %zd ：size_t 类型。
• %% ：输出一个百分号。

9.1.4 输出格式

printf（）可以定制占位符的输出格式。

9.1.4.1 限定宽度

printf（）允许限定占位符的最小宽度。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {   
4       printf("%5d\n",123);  //输出为“  123”
5       return 0;
6   }

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齐，即输出内容前面会有空格；如果希望改成左对齐，在输出内容后面添加空格，即可以在占位符的 % 的后面插入一个 - 号。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       printf("%-5d\n",123);   //输出为“123  ”
5       return 0;
6   }

上面示例中，输出内容123后面加了两个空格。

对于小数，这个限定符会限制所有数字的最小显示宽度。

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       printf("%12f\n",123.45);  //输出“  123.450000”
5       return 0;
6   }

上面例子中，%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。

9.1.4.2 总是显示正负号

printf（）不对正数显示正号（+），只对负数显示负号（-）。可以在占位符 % 的后面加一个 + ，使正数显示 + 。上代码：

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   { 
4       printf("%+d\n",12); //输出+12
5       printf("%+d\n",-12);//输出-12
6       return 0；
7   }

%+d 可以保证输出的数值总是带有正负号。

9.1.4.3 限定小数位数

例如，希望小数点后面只保留2位，占位符可以写成 %.2f 。看代码：

1  #include<stdio.h>
2  int main()
3  { 
4      printf("%.2f\n",34.7896);  //结果为34.78
5      return 0;

与限定宽度占位符一起使用，上代码：

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       printf("%6.3f\n",0.5);  结果为：“ 0.500” 头部有一个空格
5       return 0；
6   }

注意：最小宽度和小数位数这两个限定值都可以用 * 代替，通过 printf（）的参数代入。上代码：

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       printf("%*.*f\n", 7 , 3 , 0.5 );  //输出结果为：“  0.500”
5       return 0;
6   }

9.1.4.4 输出部分字符串

%s 是输出全部字符串，%.[m]s 指定输出的长度，其中 [m] 代表一个数字，表示要输出的长度。

上代码：

1   #include<stdio.h>
2   int main()
3   {
4       printf("%.5s\n",hellobit);//输出“hello”
5       return 0;
6   }