新人开荒篇2：变量（基本类型，声明，定义，赋值）

1.摘要

这是新人的第二篇，讲一些变量类型（一笔带过），认识一下，然后讲一下相关修饰（并未详细展开），左值与右值的概念是为了让新人养成编程的思维。当然笔者也肯定有不足之处，望理解并及时指正。

（注：带*的表示萌新刚入手时不必深如研究，有一些深入认识和经验后再次理解）

2.一些基本数据类型

*2.1数据类型抽象化

我们的现实世界中有整数，小数，分数，有理数，无理数等概念，这些都是人为提出的，计算机并不认识，计算机由电路组成，电路中就可以表示有无电流，这里有电流记为“1”，无电流记为“0”（后来人们又有“高电平”“低电平的说法”）（想详细了解可以可以看书《数字逻辑设计》），这使得由0,1组成的二进制天然的成为计算机自己的语言，因此，一切语句最终都要转化为01串（可以回忆一下计算机导论的内容），但这里我们并不详细展开，只在意它的根本，都是0和1，计算机有自己的进制，或者说存储的基本单位——

最小单位bit(比特)  （每位存储0或1）

大一点点的单位Byte(字节) （1Byte=8bit）

再往下就较为熟悉KB   （1KB=1024Byte）

MB,GB,TB同样（此处为接下来做铺垫）

*2.2数据在内存中存储的初步认识和举例

每种编程语言都已经预先给出了一些常见的数据类型（整数int，小数float），而这些类型就必须得有统一的大小规定，C语言中  int 型数据都占 4个字节 ，不足的在前面补0（暂且不严谨的说）

比如 int a=6; 我们知道a的二进制是“110”

那么在内存中存储就是  “00000000  00000000  00000000  00000110”

(这里先不讲原反补的概念，而且导论讲过)

2.3常见数据类型

随便写个代码看看各种数据占的字节数（使用sizeof）;

(注：sizeof是运算符，用来求其占据字节数，不是函数)

#include<stdio.h>

int main()
{
	int a1;//常用  “整数 ” 在其他方你可能看到它被define成 i32
	short int a2;
	long int a3;
	long long int a4;//常用 顾名思义 “很长的整数”  其他方你可能看到它被define成 i64
	unsigned int a11;
	char ch1;//常用  “字符型 ”
	unsigned char ch2;
	float f1;//常用   “小数型 ” “浮点型”
	double f2;//常用  “很长的小数 ”约等于更精确的小数  “双精度 ”
	bool b1;//不常用  但会经常接触
		
	printf("int a1字节数：%u\n",sizeof(a1));	
	printf("short int a2字节数：%u\n",sizeof(a2));
	printf("long int a3字节数：%u\n",sizeof(a3));
	printf("long long int a4字节数：%u\n",sizeof(a4));
	printf("unsigned int a11字节数：%u\n",sizeof(a11));
	printf("char ch1字节数：%u\n",sizeof(ch1));
	printf("unsigned char ch2字节数：%u\n",sizeof(ch2));
	printf("float f1字节数：%u\n",sizeof(f1));
	printf("double f2字节数：%u\n",sizeof(f2));
	printf("bool b1字节数：%u\n",sizeof(b1));
	
	return 0;
}

下面是运行结果：

至于每种类型可以表达的数据范围，则可以根据二进制推算，

比如 int 是四个字节，  4x8个bit位，根据乘法原理，可以表示2的（4*8）次幂种，可是实际中由于它也能表示负数，安排第一位为符号位，即第一位为0，表示非负数，第一位为1，表示正数，那么实际表示的非负数就是（0到2的（4*8-1）次幂-1），负数范围为（-  2的（4*8-1）次幂 到 - 1）；依照这个规则，我们也可以求出其他数据类型的范围。（具体数值可以查询资料）

2.4数据的其他修饰

*2.4.1电脑中内存的分布

一般分为，栈区，堆区，还有静态区，负责参与运算的迭代器也有一部分内存。其中，栈区存储局部变量（啥叫局部变量，就比如主函数里写的 int a=0;）和函数参数；堆区主要涉及内存操纵的相关函数申请去存储的，可以灵活的运用空间，(比如 malloc,calloc,realloc,free）;静态区存储全局变量（啥叫全局变量，int main(){}之前写的int a=0;就是）和静态变量（之后项目举例时再具体介绍）。

2.4.2 const 修饰 与 unsigned修饰

unsigned 修饰有时是为了扩大数据存储的范围，比如一些题目要求数据范围比较大，恰好没有负数，这时就可以使用，此外，对 char 类型，本来应该有256（2的8次幂）种可以表达，实际ASCII码却只有128，其中就保留了符号位，ISO C++标准并没有规定它在默认不加修饰的情况是有无符号，因编译环境而异。

const 修饰，表示这是一个说一不二的常量，或者更通俗讲，常数，比如 2是一个常数，比如π，我们也许不知道他是多少，但它不变，不同使用场景要求精度不同。我们可以像下面这样定义一个π，在这句之后，程序遇到的PI 都回当3.14 进行处理，当工程要求的精度更高时，我们不可以像这样修改，否则就不叫“常量”，但我们可以直接在const这处语句 改为3.1415 。如果不定义这样的常量，代码中莫名出现的数字很可能不知道含义，而且一旦修改，还要连续修改好几处使用了这个量的值，这就是const给我们提供的方便之处。

（另：常量只能用常量去定义）

const float PI = 3.14;  //定义PI表示的值就是3.14(const 和 float 位置可以对调)
//但当然，常量定以后就不能修改，如：
PI=3.1415;   //err

*2.4.3 其他修饰

auto,static,extern,register

函数中的局部变量默认为auto型，也可以显式的进行声明；

extern,“外部声明变量”，可以扩展变量的使用范围，这在多文件的项目中时会用到；

static静态区，与动态的存储相对应，这部分的内容不被释放，赋值等操作后仍然静止在那里，等待你下一步对他操作；

register,"寄存器变量"，声明后使其在寄存器中占一席之地，避免了计算结果过多的传递，提高效率，实际上编辑器会帮你做出优化，使用并不多；

还有比如上述关键字有时可以多个一起使用，比如 static extern int num;

3  C语言“ = ”的理解

3.1声明与定义

变量在使用前都要首先声明其类型和名称，我们不妨用汉语表述，如：

“小花是一头牛，张三是一个村民”

这就可以说是一个声明，声明了两个对象“小花”，“张三”，但他们的类型不同，前面是一种动物，后面是一种人，不同对象有不同的处理方式，能够进行的操作也不相同。

比如再接一句

“张三带着小花到河边吃草”，

如果没有前面那句声明，理解起来会多么可怕呀（在日常生活中，往往遍布着的是“名词”，出现名字一般判定为人名，在编程语言中，我们要扭转这种思维，区别两个对象的不同之处，并在声明上进行区分）

（声明要指定对象类型 以及 名称）

下面是一些声明的举例：

char ch;
int num,total;
float v,r,m;

但值得注意的是，声明了，并不意味着引起内存的分配，就比如我声明了张三是个村民，但他长啥样？有多少钱？干啥的？一概不知，张三并不在我心里，这种未知情况下驱使它有时是危险的，我让张三去放牛，我哪知道他是个瘸子啊。

数据的使用也是一样，为了程序尽可能安全且符合预期，我们必须保证所有变量在使用前都经过定义，或者被输入一个合法的值。

上述代码中直接给他们一个值就是定义：

（注：声明时有初始值就叫定义，定义和赋值不一样）

char ch  = 'a';  //字符类型要加单引号
int num = 1, total = 2;
float v = 0,r = 3.2, m = 6.88;

3.2 赋值的初步理解

在上述代码中，我们让ch,num等变量有了初始值，但这还不足以让我们与数学进行区分。

数学里，代表值相等，是形容两数或两式关系的。

而计算机语言，是形容将这个 量 放进相应名字的 地址 上，存储相应的信息。

早期学习者可以先这样理解，把不同的液体，倒入相应的杯子里。

比如写让两个数交换的程序：

#include<stdio.h>

int main(){

int a = 13;  //a瓶子里装着酱油
int b = 29;  //b瓶子里装着醋
printf("a = %d  b = %d\n",a,b); // 打印一下看看

int c = a;   //找来c瓶子 ，把a瓶装的酱油倒进去
a = b;       //把 b瓶子中的醋 倒入a瓶
b = c;       //再把 c瓶装着的酱油 倒入 b瓶

printf("a = %d  b = %d\n",a,b);  //打印验证交换结果

return 0;
}

这样理解也未尝不可，但随着日益深入，我们要知道它相当于是把瓶子倒掉再灌入，或者说“覆盖”

3.3 左值与右值

事实上，计算机的计算使用寄存器，而且寄存器件可以通过内部电路互相读写，这就需要汇编语言才能更好理解，这里目的是介绍左值右值的思想，不详细展开。

以代码举例：

int a, b, c, d;
int main(){
    a = 4;
    b = 2;
    c = 3;
    d = (a + b) * c;
    retrun 0;
}

前三个完成了定义的变量实际操作是：

（其实是汇编语言描述了一下，新人建议先不要急着进行）

“把对应格式的值写入对应的地址”

后面却不然，概括讲是：

“分别将 a , b取出来存到两个寄存器上”

“对二者执行相加，并把加法结果存在其中一个寄存器上”

“把c 取出来存到寄存器上”

“对这两个寄存器做乘法，并将结果存储到相应寄存器”

“将寄存器中结果写入相应的d的地址”

这步中，d位于等式左端，a,b,c组成的算式放在右端。

一般意义上我们对 ‘ = ’ 左端叫左值，右端叫右值，

事实上，左端的变量才会长期出现在内存中，而右端是短期的迭代器中的运算，并没有实际的改变右端的'a'或其他变量的值。了解了这个特点，我们才能理所当然的把我们要修改的值放左边，抽象的计算过程放右边。

从这个角度看，我们不妨对上面交换两数换种写法，试试不创建临时变量，交换两数。

#include<stdio.h>

//这里是为了新人刚入手理解而做出的朴实的解释，大佬们不要浪费时间
int main(){

int a = 13;  //定义 整型 a的值是13
int b = 29;  //定义 整型 b的值是29
printf("a = %d  b = %d\n",a,b); // 打印一下看看

//每次要修改的值如果是直接把另一个赋值，必然覆盖掉原有内容
//所以第一次可以存表达两数关系的值，这里比较安全的是“和”

a = a + b;       //把a与b的和赋值给a

//a=a0+b0    b=b0
//因为刚刚修改过a，下一次赋值语句不可能还是a
//于是根据上面的式子思考对b赋值的表达式，“我希望b赋值为原来的a”

b = a - b;       //把a与b的差赋值给b

//另一个想法是代还   b= (a+b)-b    ==a
//b换好了，接着换a

a = a - b;       //把a与b的差赋值给a

//和上面b的赋值类似

printf("a = %d  b = %d\n",a,b);  //打印验证交换结果

return 0;
}

当然，你如果不够萌新，那么你能够发现问题，这里给新人留下一点疑问：

什么情况下，上述代码会出现问题，为什么？（后续我们还会进一步讨论）

4.总结

这次的内容主要初步了解数据类型，一些类型名的修饰，当然，这些东西在真正进入相应项目前，你可能会觉得，这些类型有什么用？又或者，只有这些就够描述世界了吗？这些都要放到后续去拓展，这里只需要你记住有这些类型即可。内存理解后面也会逐步渗透，这是学C的“内功”，会提高你的上限，讲左值与右值是为了培养新人的思维方式，习惯计算机中的编程。