C 语言学习历程：（第二章）数据类型和变量・程序的 “数据骨架”

第二章：数据类型和变量

1. 数据类型及长度和取值范围

• 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，只能表示零和正整数。好处是同样长度的内存能够表示的最大整数值增大一倍。

计算机存储的是二进制 0 和 1，存放一个 0 或者 1 需要一个比特位，一个字节为八个比特位

1.1 字符型

• char：1个字节
• [signed] char
• unsigned char

C 语言规定char类型默认是否带有正负号，由当前系统决定。
一般默认char等同于signed char

1.2 整形

短整型：

• short [int]：两个字节
• [signed] short [int]
• unsigned short [int]

整形：

• int：4个字节
• [signed] int
• unsigned [int]

长整形：

• long [int]：4个字节
• [signed] long [int]
• unsigned long [int]

长长整形（C99引入）

• long long [int]：8个字节
• [signed] long long [int]
• unsigned long long [int]

1.3 浮点型

• float：4个字节
• double：8个字节
• long double：在 vs 上是8个字节，gcc 是16个字节

1.4 布尔类型

在 C 语言中 0 表示假，非零即为真。布尔类型的变量取值是：true或false

• bool或者_Bool

1.5 sizeof

sizeof操作符专门用来计算类型长度，单位是字节，计算结果是size_t类型。sizeof操作符的操作数可以是类型，也可以是变量或者表达式（表达式不参与计算）。

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){// sizeof 不是类型的时候可以省略括号inta=99;printf("%zd\n",sizeof(a));// sizeof 打印应该用 %zd 格式，sizeof函数的返回值类型是 size_tprintf("%zd\n",sizeofa);printf("%zd\n",sizeof(int));printf("%zd\n",sizeof(2+5));// sizeof的表达式不实际运算，而是根据类型进行推断// 验证 sizeof表达式不实际计算shortb=3;printf("%zd\n",sizeof(b=10+b));// 输出 2，类型是由 b 决定printf("b = %d\n",b);// b = 3，由此可见 sizeof 表达式不进行计算printf("%zd\n",sizeof2+5);// 表达式省略括号后，先计算 2 的长度是 4 ，接着 + 5 = 9// 数据类型长度printf("%zd\n",sizeof(char));// 字符型 1printf("%zd\n",sizeof(bool));// 布尔型 1printf("%zd\n",sizeof(short));// 短整型 2printf("%zd\n",sizeof(int));// 整型 4printf("%zd\n",sizeof(long));// 长整型 4 C 语言标准规定 long >= intprintf("%zd\n",sizeof(longlong));// 长长整形 8printf("%zd\n",sizeof(float));// 单精度浮点型 4printf("%zd\n",sizeof(double));// 双精度浮点型 8printf("%zd\n",sizeof(longdouble));// 长双精度浮点型 8return0;}

1.6 取值范围

每一种数据类型都有自己的取值范围，也就是存储数值的最小值和最大值的区间。

• CHAR_MIN，CHAR_MAX：char 的最小值和最大值
• SHRT_MIN，SHRT_MAX：shot 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

2.变量

• 数据类型 变量名

变化的值称为变量，不变的值称为常量。创建变量的本质就是向内存中申请一块空间，并将变量的值存储在空间中。

2.1 变量命名规则：

• 只能由字母（大小写）、数字和下划线 _ 组成
• 不能以数字开头
• 长度不超过63个字符
• 变量名区分大小写
• 不能使用关键字

2.2 变量分类

• 全局变量：大括号外部定义的变量，在整个工程中都可以使用
• 局部变量：在大括号内部定义的变量，只能在自己所在的局部范围使用

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件// 全局变量，整个工程都可以使用intpublic;floatlocal=99.9f;//定义变量时给初始值叫初始化intmain(){//局部变量：代码块内声明，只能在本代码块使用floatlocal=23.6f;// 小数默认为 double ，所以末尾加 f 表明 float 类型printf("%f\n",local);// 全局变量与局部变量同名，优先局部变量return0;}

全局变量和局部变量在内存中如何存储呢？

学习 C 语言的过程中，需要用到内存中的三个区域：栈区，堆区，静态区

• 栈区：局部变量和函数参数
• 堆区：动态内存管理
• 静态区：动态内存管理

为什么变量要初始化呢？

• 局部变量不初始化，他的值是随机的
• 全局变量不初始化，他的值会默认初始化为0

3. 操作符

3.1 算数操作符

+ - * / %这些操作符都需要两个操作数，也被称为双目操作符。

注意：

/：两端若是整数，执行的是整除，得到的也是整数。如果希望执行浮点数除法，两个运算数必须至少一个为浮点数。

%：只能用于整数，不能用于浮点数，负数求模结果的正负号则有第一个运算数的正负号决定。

实操：

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){printf("%d\n",6+4);printf("%d\n",4-6);printf("%d\n",6*4);intx=6/4;// 两端整数执行的是整除，得到的也是整数，丢掉小数部分printf("%d\n",x);// 1floaty=6.0/4;// 只要一端为小数，执行的便是浮点数除法printf("%f\n",y);// 1.500000// 求模只能用于整数，不能有一方是浮点数printf("%d\n",6%4);//负数求模，结果的正负号由第一个运算数的正负号决定printf("%d\n",-6%4);// -2printf("%d\n",6%-4);//2printf("%d\n",-6%-4);//-2return0;}

3.2 赋值操作符

• 初始化：创建变量时给值
• 赋值：变量创建好后再给一个值

复合赋值符：

• +=
• -=
• *=
• /=
• %=
• >>=
• <<=
• &=
• |=
• ^=

实操：

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){//复合赋值符inta1=10;printf("%d\n",a1+=3);// a1 = a1 + 3 13printf("%d\n",a1-=3);// a1 = a1 -3 10printf("%d\n",a1*=3);// a1 = a1 * 3 30printf("%d\n",a1/=3);// a1 = a1 / 3 10printf("%d\n",a1%=3);// a1 = a1 % 3 1return0;}

3.3 单目操作符

顾名思义只有一个操作数：

• ++：自增

  1. ++ 前置：先+1，后使用
  2. 后置 ++：先使用，再 +1

• --：自减

  1. – 前置：先 -1，再使用
  2. 后置 --：先使用，再 -1

• +：正号

• -：负号

实操：

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){intc1=10;intd1=++c1;//前置++，先自增，再使用 ：c1 = c1 + 1 d1 = c1printf("c1:%d\n",c1);// 11printf("d1:%d\n",d1);// 11intc2=10;intd2=c2++;//后置++，先使用，再自增 ：d2 = c2 c2 = c2 + 1printf("c2:%d\n",c2);// 11printf("d2:%d\n",d2);// 10intc3=10;intd3=--c3;//前置--，先自减，再使用 ：c3 = c3 - 1 d3 = c3printf("c3:%d\n",c3);// 9printf("d3:%d\n",d3);// 9intc4=10;intd4=c4++;//后置--，先使用，再自减 ：d4 = c4 c4 = c4 - 1printf("c4:%d\n",c4);// 9printf("d4:%d\n",d4);// 10intc5=10;intd5=-c5;printf("c5:%d d5:%d\n",c5,d5);//多个占位符输出，后面内容与占位符一一对应，如果少于则会输出内存中的任意值//int ch = getchar();// 此函数仅接受字符，输入 2 的时候是字符 2 ，函数返回的是 ASCALL 码值//printf("%d\n", ch);//putchar(ch);// putchar输出字符 = printf("%c")，函数接受字符或者 ASCALL码}

4. 强制类型转换

(类型)

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){floatx1=(float)(6/4);// int 强转为 float ,小数点后补 6 个 0//或者 float x1 =6 / 4; 底层默认就会转换printf("%f\n",x1);// 1.000000printf("%f\n",6/4);// 不能通过占位符强转，int 类型使用 %f 占位符结果为 0.000000inty2=(int)(6.0/4);// double 强转为 int，丢掉小数部分printf("%d\n",y2);// 1printf("%d\n",99.9/3);// 不能通过占位符强转，float 类型使用 %d 占位符结果为随机值return0;}

5. printf 和 scanf

5.1 printf

5.1.1 占位符

函数里的f代表format（格式化），表示可以定制输出文本的格式，所以就要用到占位符。

常用占位符列举：

• %c：char
• %f： float 和 double
• %lf：double
• %Lf：long double
• %d：int
• %u：unsigned int
• %hd：short int
• %hu：unsigned short int
• %ld：long int
• %lu：unsigned long int
• %lld：long long int
• %p：指针
• %s：字符串
• %x：十六进制整数
• %zd：size_t

占位符会被后边的值所替换。多个占位符时，后面内容需要与占位符一一对应，如果少于则会输出内存中的任意值。

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){printf("hello world\n");// \n 换行符，printf("%s\n","hello world");//%s 字符串占位符printf("%c\n",'a');// %c：字符占位符，''：字符，只能包含一个字符printf("%d\n",123);// %d：整数占位符printf("%f\n",3.14);// %f：float 单精度浮点型和 double 双精度浮点型占位符，默认小数点后 6 位，不足补零printf("%lf\n",3.14);// %lf：double 双精度浮点型占位符，默认小数点后 6 位，不足补零printf("%Lf\n",3.14);// %Lf：long double 长双精度浮点型占位符，默认小数点后 6 位，不足补零printf("%s %d\n","hello world",99);//多个占位符时，后面内容需要与占位符一一对应return0;}

5.1.2 限定最小宽度：

• %[m]占位符：限定数据的最小宽度

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){printf("%d\n",123);printf("%+d\n",+123);//显示正负号号，正号默认不显示，%+d 显示printf("%+d\n",-123);// 指定整数最小宽度，默认右对齐（前面补零）printf("%5d\n",123);printf("%-5d",123);// 左对齐（后面补零）printf("hehe\n");// 可以看到左对齐的效果return0;}

5.1.3 限定小数位数：

• %.[m]f：指定小数部分位数

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){// 指定小数最小宽度printf("%12f\n",123.45);// 包含小数整体和小数点，最小12位，不足补零，默认右对齐//限制小数点后位数(会四舍五入)printf("%.2f\n",123.4567);//最小宽度和限制小数点位数结合printf("%10.2f\n",123.4567);//通过参数控制printf("%*.*f\n",10,2,123.4567);// 10 传给第一个*，2 传给第二个*return0;}

5.1.4 输出部分字符串：

• %.[m]s：指定输出长度

#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){//输出部分字符串printf("%.5s\n","hello world");// 输出前五个字符printf("%[hello]","hewordllo");//在方括号中指定⼀组匹配的字符，遇到不在集合之中的字符，匹配将会停止return0;}

5.2. scanf

5.2.1 基本用法

接受用户输入的数据传递给变量。原型定义在头文件stdio.h。第一个参数是占位符，用于接受什么类型的数据，告诉编译器如何解读用户的输入。其余参数则是存放用户输入的变量。有多少个占位符，就有多少个变量。

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，用户输入的数据之间，有⼀个或多个空格不影响scanf()解读数据。另外，用户使用回车键，将输入分成几行，也不影响解读。

经过测试，如果scanf函数中包含了除占位符之外的字符，scanf会理解为这是两个数据之间的分割符，同时用户也要在键盘输入这个字符。在这种情况下，第一个数据只能在前边可以有多个空格，后边必须紧接着就是分隔符，不能有空格，也不能进行回车，否则二个数据将不会被读取。

注意：

变量前面必须加上&运算符，因为scanf传递的不是值，而是地址，即将变量的地址指向用户输入的值。另外 scanf 遇到输入类型不匹配时并不会自动丢弃，而是将错误的输入留在输入缓冲区中。

测试：

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件/* 在运行 scanf()函数会报错此函数可能不安全，要么替换为 scan_s()（vs自己提供的函数） 要么在源文件中加入 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 当我们在源文件中加入上述的 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 时，新建源文件使用 scanf 时还是需要加入。 在vs中创建 .c/.cpp 文件的时候，其实是拷贝了一个叫 newc++file.cpp的文件。 所以我们可以在 newc++file.cpp 文件中添加。 */intmain(){intage=0;intyear=0;printf("请输入你的年龄和出生年份:");//scanf 传递的不是值，而是地址，即将变量 age 和 year 的地址分别指向用户输入的值//%d 接受输入数据的类型，& 取变量的地址值scanf("%d/%d",&age,&year);//注意，此时第一个 %d 后有一个 / 说明键盘在两个整数之间也要输入 ///例如输入： 18/ 23// 第一个数据前面空格没有影响，但必须紧接着分隔符printf("您的年龄是:%d\n",age);printf("您的出生年份是:%d\n",year);return0;}

scanf处理用户输入的原理：

用户的输入先放入缓存，等到按下回车键后，按照占位符对缓存进行解读。 解读用户输⼊时，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。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){printf("%s","请输入 x3 和 y3 的值:");intx3=0;floaty3=0.0f;// ⽤⼾输⼊" -13.45e12# 0"scanf("%d%f",&x3,&y3);printf("%d\n",x3);// 此时 x3 接受的是整数类型，所以 -13.45e12#，只能读取到 -13，停到小数点这里printf("%f\n",y3);// 从上次解读遗留的第一个字符开始，读取到 .45e12（0.45 * 10 的12 次方）//因为 # 不属于小数，所以会停在这里，同时浮点数在内存中有可能无法精确保存导致结果有误差return0;}

5.2.2 返回值

scanf()的返回值是⼀个整数，表示从左到右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(-1)。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){inta4=0;intb4=0;floatf4=0.0f;intr4=scanf("%d %d %f",&a4,&b4,&f4);printf("a=%d b=%d f=%f\n",a4,b4,f4);printf("r = %d\n",r4);return0;}

5.2.3 占位符

scanf占位符与printf基本一致。

在scanf中除了%c以外，都会自动忽略起首的空白字符，%c不忽略。如果要想忽略起首的空白字符，需要在%c前加上一个空格即%c

注意：

scanf中的占位符%s：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。 因此%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。或者使用%[^\n]s此时也不忽略前面的空格。同时scanf遇到%s占位符时，会在字符串变量末尾存储⼀个空字符\0。

另外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长度。所以在储存字符串时，很可能会超出数组的边界，为了防止这种情况，使用%s时，应指定读入字符串的最长长度，即写成%[m]s，m = 字符数组长度 -1，因为还有一个\0

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){//在 scanf 中，%c 不忽略前面的空格，如果忽略要在前面加上空格chara5=0;scanf(" %c",&a5);printf("%c----------\n",a5);// scanf 接受字符串// 其底层原理无法接受多个单词，假设单词之间有空白字符（空格，换行，制表符）识别到后便会自动加上 \0，除非多个 %s// 字符串：字符数组chararray1[11];chararray2[11];//在读取字符串不会检测数组的长度，所以需要指定长度确保安全scanf("%10s",array1);//数组不需要取地址，因为数组名就是地址，格式 %[m]s ，指定长度为10，剩下的一个留给\0scanf("%[^\n]s",array2);//此写法可以读取多个单词，遇到 \n 才会停止，但此时便不忽略前面的空格//scanf("%10[^\n]s", array2);//读取多个单词的同时，限制读取数组的长度printf("%s\n",array1);printf("%s\n",array2);return0;}

5.2.4 赋值忽略符

为了避免解析失败这种情况，可以使用赋值忽略符，把*加在任何占位符的百分号后⾯，便可忽略掉此占位符。该占位符不会返回值，解析后将被丢弃，同时 scanf 的返回值不包括被忽略的值。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include<stdio.h>// 标准输入输出的头文件intmain(){// scanf 赋值忽略符intyear=0;intmonth=0;intday=0;printf("请输入年月日：");//scanf("%d%d%d",&year,&month,&day);// 此写法只能输入 年 月 日，经过实验 年-月-日 也可以，系统会当作负数处理不建议，年/月/日 则只会接受到年的数据//scanf("%d/%d/%d",& year, &month, &day)//此写法则只能读取 年/月/日 ，否则年后面的数据会解析失败,等同scanf("%d%c%d%c%d",&year,&ch1,&month,&ch2,&day);//为了避免解析失败这种情况，可以使用赋值忽略符，把 * 加在任何占位符的百分号后⾯，便可忽略掉此占位符// 该占位符就不会返回值，解析后将被丢弃。同时 scanf 的返回值即不被忽略值的数量intnum=scanf("%d%*c%d%*c%d",&year,&month,&day);//此写法可以不管数字中间输入什么单个字符都可以被接受printf("%d %d %d \n",year,month,day);printf("%d",num);return0;}

5.2.5 printf 和 scanf 差异

• 在printf函数中%f可以表示小数float和doubale，但是在scanf函数中，double必须使用%lf
• printf函数中，%[m]s，其中 m 是一个整数，代表最小宽度，而在scanf函数中表示读取字符串的最大长度

声明

本文是在鹏哥 C 语言集训营学习过程中所记录的学习笔记，梳理了核心知识点，同时也记录了本人实操验证的代码案例，供后续学习复盘使用。