C语言超详细讲解——数据类型和变量

主要内容:C语言数据类型及长度，变量的简要介绍

1. 数据类型介绍

C语言提供丰富数据类型描述各种数据，如用整型描述整数、字符型描述字符、浮点型描述小数。“类型”是相似数据的共同特征，编译器需知道数据类型才能操作数据。本章节主要探讨内置数据类型，包括字符型、整型、浮点型、布尔类型，至于自定义类型如数组、结构体、枚举、联合体等，我们之后的文章再说。
ps:1 下面[ ]的内容理解含义即可，写代码时通常可以省略。

1.1 字符型

• char：字符型基本类型。
• [signed] char：有符号字符型，正负字符值，（signed通常省略）。
• unsigned char：无符号字符型，仅零和正字符值。

1.2 整型

• short [int]、[signed] short [int]：短整型，可带或不带正负号。
• unsigned short [int]：无符号短整型，即只能是0或正数。
• int、[signed] int：整型，默认带正负号，signed通常省略。
• unsigned int：无符号整型，可省略int写成unsigned。
• long [int]、[signed] long [int]：长整型。
• unsigned long [int]：无符号长整型。
• long long [int]、[signed] long long [int]（C99引入）：更长的整型。
• unsigned long long [int]：无符号更长的整型。

1.3 浮点型

• float：单精度浮点型。
• double：双精度浮点型。
• long double：长双精度浮点型。

1.4 布尔类型

C语言原本用整数0表示假，非零值表示真。C99引入布尔类型_Bool，使用时需包含头文件<stdbool.h> ，变量取值为true或false。可通过宏定义简化使用，如#define bool _Bool、#define false 0、#define true 1。示例代码：

_Bool flag = true;
if (flag)
    printf("i like C\n");

1.5 各种数据类型的长度

每种数据类型都有长度，影响变量存储数据范围。

1.5.1 sizeof操作符

sizeof是关键字也是操作符，用于计算操作数类型长度，单位是字节。操作数可以是类型、变量或表达式。计算结果是size_t类型，不同系统中sizeof返回值类型可能不同，C语言用size_t统一表示。示例代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    printf("%zd\n", sizeof(a));
    printf("%zd\n", sizeof a);
    printf("%zd\n", sizeof(int));
    printf("%zd\n", sizeof(3 + 3.5));
    return 0;
}

为什么最后一个是8呢？这里要说明两点：
（1）sizeof不关心他的操作数本身是什么，只关心操作数的数据类型
（2） 8是因为3.5浮点数是double类型，长度为8。

1.5.2 数据类型长度

在VS2022 X64配置下，不同数据类型长度如下：

• 1字节：_Bool
• 2字节：short
• 4字节：int、long
• 8字节：long long、double
• 16字节：long double
  示例代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%zd\n", sizeof(char));
    printf("%zd\n", sizeof(_Bool));
    printf("%zd\n", sizeof(short));
    printf("%zd\n", sizeof(int));
    printf("%zd\n", sizeof(long));
    printf("%zd\n", sizeof(long long));
    printf("%zd\n", sizeof(float));
    printf("%zd\n", sizeof(double));
    printf("%zd\n", sizeof(long double));
    return 0;
}

1.5.3 sizeof中表达式不计算

sizeof在编译时根据表达式类型确定结果，表达式在运行期间才执行，所以运行时不会执行表达式。示例代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    short s = 2;
    int b = 10;
    printf("%d\n", sizeof(s = b+1));
    printf("s = %d\n", s);
    return 0;
}

2. signed和unsigned

C语言用signed和unsigned关键字修饰字符型和整型。signed表示类型带正负号，包含负值；unsigned表示类型不带正负号，只能表示零和正整数。int类型默认带正负号，等同于signed int ，signed可省略。unsigned int可省略int写成unsigned。同样，字符类型char也可设置signed和unsigned，char默认是否带正负号由系统决定，与int不同。不同类型取值范围不同，如16位的signed short int取值范围是-32768~32767，而unsigned short int取值范围是0~65535。在VS2022环境中，limits.h定义了相关整型的最值，如#define SHRT_MIN (-32768)、#define SHRT_MAX 32767等。

3. 数据类型的取值范围

不同数据类型有不同取值范围，limits.h文件说明了整型类型的取值范围，float.h头文件说明浮点型类型的取值范围。为保证代码可移植性，获取整数类型极限值时应尽量使用这些文件中的常量，如SCHAR_MIN、SCHAR_MAX 、SHRT_MIN、SHRT_MAX等。

4. 变量

4.1 变量的创建

变量用于存储经常变化的值，创建语法为data_type name;，创建时可初始化。示例：

int age;
char ch;
double weight;
int age = 18;
char ch = 'w';
double weight = 48.0;
unsigned int height = 100;

4.2 变量的分类

• 全局变量：在大括号外部定义，使用范围广，整个工程都可使用，存储在内存静态区。
• 局部变量：在大括号内部定义，使用范围局限于所在局部范围，存储在内存栈区。当局部变量和全局变量同名时，局部变量优先使用。示例代码：

#include <stdio.h>
int global = 2023;
int main()
{
    int local = 2018;
    printf("%d\n", local);//2018
    printf("%d\n", global);//2023
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int n = 1000;
int main()
{
    int n = 10;
    printf("%d\n", n);//n=10
    return 0;
}