【C语言】C语言的数据类型和变量

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前言

C语⾔提供了丰富的数据类型来描述⽣活中的各种数据。使⽤整型类型来描述整数，使⽤字符类型来描述字符，使⽤浮点型类型来描述⼩数。所谓“类型”，就是相似的数据所拥有的共同特征，编译器只有知道了数据的类型，才知道怎么操作数据。
了解清楚了类型，我们使⽤类型做什么呢？类型是⽤来创建变量的。
下面将系统的介绍C语言的数据类型和变量。

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一、数据类型

1. 数据类型介绍

下⾯盘点⼀下C语⾔提供的各种数据类型，本节主要探讨内置数据类型。

1.1 字符型

char             //character
[signed] char    //有符号的
unsigned char    //无符号的

1.2 整型

//短整型
short [int]
[signed] short [int]
unsigned short [int]
 
//整型
int
[signed] int
unsigned int

//⻓整型
long [int]
[signed] long [int]
unsigned long [int]

//更⻓的整型
//C99中引⼊
long long [int]
[signed] long long [int]
unsigned long long [int]

1.3 浮点型

float
double
long double

上面三种常见数据类型，其中用的比较多的是char，int和float三种类型，像后面long long等我们一般是用不上的。
至于有无符号问题，后续会做详细解释。

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，非零表示真。
在C99中也引⼊了布尔类型，是专⻔表⽰真假的。

_Bool

布尔类型的使⽤得包含头⽂件<stdbool.h>
布尔类型变量的取值是：true 或者 false

#define bool   _Bool
#define false  0
#define true   1

代码演示

_Bool flag = true;
if(flag)
   printf("i am really handsome\n")

2. 各种数据类型的长度

2.1 sizeof操作符

sizeof 是⼀个关键字，也是操作符，专⻔是⽤来计算sizeof的操作符数的类型⻓度的，单位是字节。
sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可是变量或者表达式。

sizeof(类型)
sizeof 表达式

sizeof 的操作数如果不是类型，是表达式的时候，可以省略掉后边的括号的。
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语⾔只规定是⽆符号整数，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⽅法，创造了⼀个类型别名size_t，用于统一表示sizeof的返回值类型。对应当前系统的sizeof的返回类型，可能是unsigned int，也可能是unsigned long long 。

比如

#include <stdio.h>

int main()
{
  int a = 10
  printf("%zd\n", sizeof(a));
  printf("%zd\n", sizeof a);//a是变量的名字，可以省略掉sizeof后边的()
  printf("%zd\n", sizeof(int));
  printf("%zd\n", sizeof(3 + 3.5));
  return 0;
 }
   

2.2 数据类型长度

  #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;
 }

在VS2022X64配置下的输出：

 1
 1
 2
 4
 4
 8
 4 
 8 
 8

2.3 sizeof中表达式不计算

 //测试：sizeof中表达式不计算
 
 #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;
 }

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。

3. signed和unsigned

C语⾔使⽤signed 和unsigned 关键字修饰字符型和整型类型的。
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，只能表⽰零和正整数。
对于int类型，默认是带有正负号的，也就是说由于这是默认情况，关键字int 等同于signed int 。
signed ⼀般都省略不写，但是写了也不算错。

 signde int a；
 //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。

 unsigned int a；

unsigned int ⾥⾯int 可以省略，所以上⾯的变量声明也可以写成下⾯这样。

 unsigned a；

字符类型 char 也可以设置signed 和unsigned 。

 signed char c; // 范围为 -128 到 127 
 unsigned char c; // 范围为 0 到 255

整数变量声明为unsigned 的好处是，同样⻓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，最⼤值增⼤到了65535。
32位的signed int 的取值范围可以参看limits.h 中给出的定义。
下⾯的定义是VS2022环境中，limits.h中相关定义。

 #define SHRT_MIN     (-32768)            //有符号16位整型的最⼩值
 #define SHRT_MAX       32767             //有符号16位整型的最⼤值
 #define USHRT_MAX      0xffff            //⽆符号16位整型的最⼤值
 #define INT_MIN      (-2147483647 - 1)   //有符号整型的最⼩值
 #define INT_MAX        2147483647        //有符号整型的最⼤值

4. 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、longlong四种，为什么呢？
其实每⼀种数据类型有⾃⼰的取值范围，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适合的类型。如果要查看当前系统上不同数据类型的极限值：
limits.h ⽂件中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，需要知道某种整数类型的极限值时，应该尽量使⽤这些常量。

• SCHAR_MIN ，SCHAR_MAX ：signedchar的最⼩值和最⼤值。
• SHRT_MIN ，SHRT_MAX ：short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 ：longlong的最⼩值和最⼤值。
• UCHAR_MAX ：unsignedchar的最⼤值。
• USHRT_MAX ：unsignedshort的最⼤值。
• UINT_MAX ：unsignedint的最⼤值。
• ULONG_MAX ：unsignedlong的最⼤值。
• ULLONG_MAX ：unsignedlonglong的最⼤值。

二、变量

1. 变量的创建

了解清楚了类型，我们使⽤类型做什么呢？类型是⽤来创建变量的。
什么是变量呢？C语⾔中把经常变化的值称为变量，不变的值称为常量。
变量创建的语法形式是这样的：

 data_type name;
    |        | 
    |        |
 数据类型   变量名

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

变量在创建的时候就给⼀个初始值，就叫初始化。

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

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
  局部变量的使⽤范围是⽐较局限，只能在⾃⼰所在的局部范围内使⽤的。

 include <stdio.h>

 int global = 2025;//全局变量

 int main()
 {
   int local = 2026;//局部变量
   printf("%d\n",local);
   printf("%d\n",global);
   return o;
 }  

如果局部和全局变量，名字相同呢？

 #include <stdio.h>

 int n = 1000;
 int main()
 {
    int n = 10；
    printf("%d\n" n);//打印的结果是多少呢？
    return 0;
 }

其实当局部变量和全局变量同名的时候，局部变量优先使⽤。

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++语⾔的时候，我们会关注
内存中的三个区域：栈区、堆区、静态区。

• 局部变量是放在内存的栈区
• 全局变量是放在内存的静态区
• 堆区是⽤来动态内存管理的

其实内存区域的划分会更加细致，以后在操作系统的相关知识的时候会介绍。

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总结

本节主要介绍了C语言的数据类型与变量，让我们对C语言有了一个初步的认识。