【《C Primer Plus》读书笔记】第3章：数据和C

3.1 C语言 关键字

C语言的关键字共有32个，根据关键字的作用，可分其为数据类型关键字、控制语句关键字、存储类型关键字和其它关键字四类。

数据类型关键字（12个）：

关键字	说明
int	整形变量
long	长整数型变量
short	短整数型变量
unsigned	无符号类型变量
char	单字节整型变量或字符
float	单精度浮点数
double	双精度浮点数
signed	有符号类型变量
void	无类型变量
_Bool	布尔值
_Complex	复数
_Imaginary	虚数

C语言中常见的数据类型：

关键字	数据类型	字节长度（16位系统）	字节长度（32位系统）	字节长度（64位系统）
bool	布尔型数	1	1	1
char	单字节整型数或字符型数据	1	1	1
unsigned char	无符号单字节整型数或字符型数据	1	1	1
short	短整型数	2	2	2
int	整型数	2	4	4
unsigned int	无符号整型数	2	4	4
long	长整型数	4	4	8
unsigned long	长整型数	4	4	8
long long	长长整型数	8	8	8
float	单精度型浮点数	4	4	4
double	双精度型浮点数	8	8	8
long double	长双精度型浮点数		16	16
*	指针	2	4	8

控制语句关键字（12个）：

关键字	说明
for	for循环结构
do	do循环结构
while	while循环结构
break	跳出当前循环
continue	结束当前循环，开始下一轮循环
if	条件语句
else	条件语句否定分支
goto	跳转语句
switch	开关语句（多重分支语句）
case	开关语句中的分支标记
default	开关语句中的“其他”分支可选
return	返回语句

存储类型关键字（4个）：

关键字	说明
auto	声明自动变量
exturn	声明外部变量
register	声明寄存器变量
static	声明静态变量

其它关键字（4个）：

关键字	说明
const	声明只读变量（不可更改的常量值）
sizeof	得到特定类型或特定类型、变量的大小
typedef	声明类型别名
volatile	声明变量在程序执行中可被隐含地改变

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3.2 位、字节、字

位、字节、字是描述计算机数据单元或存储单元的术语。

位是计算机内存的基础构建块，单位为 bit ，可以存储0或1。

字节是常见的计算机存储单位，单位为 byte ，1 B=8 Bit

字（word）是设计计算机时给定的自然存储单位，可以是8位，16位，32位，64位。

3.3 机械字长、指令字长、存储字长

机器字长：是指计算机能直接处理的二进制数据的位数，决定了计算机的运算精度。

指令字长：一个指令字中包含二进制代码的位数。

存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码，这串二进制代码的位数称为存储字长，存储字长可以是8位、16位、32位等。

机器字长反映了计算机的运算精度，即字长越长，数的表示范围也越大，精度也越高。机器的字长也会影响机器的运算速度。倘若CPU字长较短，又要运算位数较多的数据，那么需要经过两次或多次的运算才能完成，这样势必影响整机的运行速度。

机器字长与主存储器字长通常是相同的，但也可以不同。不同的情况下，一般是主存储器字长小于机器字长，例如机器字长是32位，主存储器字长可以是32位，也可以是16位，当然，两者都会影响CPU的工作效率。

3.4 转义序列

转义序列用于在字符串字面量和字符常量中表示某些特殊字符。

转义序列	含义
\a	报警（ANSIC）
\b	退格
\f	换页
\n	换行
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\\	反斜杠 (\)
\’	单引号
\ "	双引号
\0oo（或\nnn）	八进制值（oo必须是有效的八进制数，即每个o可表示0~7中的一个数）
\xhh	十六进制值（hh必须是有效的十六进制数，即每个h可表示0~f中的一个数

相关链接：
转义序列

示例：

/* escape.c -- 使用转义序列*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    float salary;

    printf("\aEnter your desired monthly salary:");
    printf(" $_______\b\b\b\b\b\b\b");
    scanf("%f", &salary);
    printf("\n\t$%.2f a month is $%.2f a year.", salary, salary * 12.0);
    printf("\rGee!\n");

    system("pause");
    return 0;
}

运行程序，首先发出一声警报（因为使用了\a）。

退格符\b 使得光标移至7个下划线字符的前面，紧跟在 $ 后面。

输入4000.00

按下Enter键

\n\t 使光标移至下一行的下一个制表点（一般是第9列，但不一定），打印 $4000.00 a month is $48000.00 a year.

\r 使光标移至同一行的起始处，打印Gee!

3.5 转换说明

转换说明	含义
%d （或%i）	带符号的十进制形式整数（int）
%h	短整型数（short）
%u	无符号数（unsigned）
%f	小数点形式的单精度实数，浮点数，十进制记数法（默认小数点后6位） (float)
%lf	小数点形式的双精度实数，浮点数，十进制记数法（默认小数点后6位） (double)
%ld	有符号长整型数格式（long）
%lo	以八进制打印long类型整数
%lx	以十六进制打印long类型整数
%e %E	标准指数形式的单、双精度实数，浮点数，e记数法
%a	十六进制浮点数
%o	无符号的八进制形式整数
%x %X	无符号的十六进制形式整数
%#o	带前缀0的八进制数
%#x	带前缀0x的十六进制数
%#X	带前缀0X的十六进制数
%c	字符 (char)
%s	字符串 (char[ ])
%p	指针(地址) (*p)
%g	选用宽度较小的格式输出实数，自动选择合适的表示方法
%%	打印 %

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    //%d
    int a = 74;
    printf("%d  ", 2);
    printf("%d  ", -5);
    printf("%d  ", a);
    printf("\n");
    //%i
    int b = -23;
    printf("%i  ", 232);
    printf("%i  ", -56);
    printf("%i  ", b);
    printf("\n");
    //%u
    unsigned c = 231;
    printf("%u  ", 21);
    printf("%u  ", 34);
    printf("%u  ", c);
    printf("\n");
    //%f
    float d = -66.78;
    printf("%f  ", 21.23);
    printf("%f  ", -34.00);
    printf("%f  ", d);
    printf("\n");
    //%lf
    double e = -66.78;
    printf("%lf  ", 21.23);
    printf("%lf  ", -34.00);
    printf("%lf  ", e);
    printf("\n");
    //%e %E
    double f = -352923.4;
    float g = 34.672;
    printf("%e  ", 212.31);
    printf("%E  ", -34121.00);
    printf("%e  ", f);
    printf("%E  ", g);
    printf("\n");
    //%o
    int h = 742;
    printf("%o  ", 0);
    printf("%o  ", 1235);
    printf("%o  ", h);
    printf("\n");
    //%x %X
    int i = 3529;
    int j = 34275;
    printf("%x  ", 211);
    printf("%X  ", 9312);
    printf("%x  ", i);
    printf("%X  ", j);
    printf("\n");
    //%c
    char k = 'a';
    printf("%c  ", 's');
    printf("%c  ", k);
    //%s
    char m[] = "Thanks";
    printf("%s  ", "Tom");
    printf("%s  ", "hello");
    printf("%s  ", m);
    printf("\n");
    //%p
    int *n;
    n = &a;
    printf("%p  ", &a);
    printf("%p  ", n);
    printf("\n");
    //%g
    double o = 5634.96;
    float p = 6.234;
    printf("%g  ", 13131.63523);
    printf("%g  ", o);
    printf("%g  ", p);
    printf("\n");
    //%%
    printf("%%");
    printf("\n");

    system("pause");
    return 0;
}

浮点数舍入错误

浮点值的上溢与下溢。

上溢时，赋一个表示无穷大的特定值；下溢时，尾数右移，阶码+1，丢弃尾数的最低位，导致丢失精度。

程序：

/* floaterr.c -- 演示舍入错误*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    float a, b;
    b = 2.0e20 + 1.0;
    a = b - 2.0e20;
    printf("%f\n", a);
    system("pause");
    return 0;
}

结果：

按理来说应该是1.0，出现错误的原因是计算机缺少足够的小数位来完成正确的计算。

3.6 定点数的表示

在计算机参与运算的机器数分为：

1. 无符号数：整个机器字长的二进制位都是数值位
2. 有符号数：二进制数的最高位是符号位，其余为数值位

3.6.1 定点小数

定点小数是纯小数，约定：小数点位置在符号位之后，有效数值部分最高位之前。

3.6.2 定点整数

定点整数是纯整数，约定：小数点位置有效数值部分最低位之后。

3.7 浮点数的表示

3.7.1 规格化

通过调整一个非规格化浮点数的尾数和阶码的大小，使非零的浮点数在尾数的最高数位上保证是一个有效值。

左规：当运算结果为非规格化时，尾数算数左移一位，阶码减1
右规：当运算结果尾数出现溢出时，尾数算数右移一位，阶码加1

左规可能要进行多次， 右规只需进行一次

3.7.2 IEEE 754 标准

IEEE 754 标准的浮点数，尾数采用隐藏位策略（最高位总是1，且隐藏）的原码表示， 且阶码用移码表示。

格式：

IEEE 754 标准下，

规格化的短浮点数（float）的真值为：(-1)^s × 1.M × 2^E-127（E的取值为1~254）

规格化的长浮点数（double）的真值为：(-1)^s × 1.M × 2^E-1023（E的取值为1~2046）

3.7.3 浮点值的上溢与下溢

上溢时，赋一个表示无穷大的特定值；

下溢时，尾数右移，阶码+1，丢弃尾数的最低位，导致丢失精度。