C语言数据类型详解-优快云博客

第5周：数据类型

标签（空格分隔）： C

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第5周：数据类型

5.1.1 数据类型：数据类型

C是有类型的语言

C语言的变量，必须：在使用前定义，并且确定类型
C以后的语言向两个方向发展：
- C++/Java更强调类型，对类型的检查更严格
- JavaScript、Python、PHP不看重类型，甚至不需要事先定义

C语言的类型

整数
- char、short、int、long、long long
浮点数
- float、double、long double
逻辑
- bool
指针
自定义类型

类型有何不同

类型名称：int、long、double
输入输出时的格式化：%d、%ld、%lf
所表达的数的范围：char<short<int<float<double
内存中所占据的大小：1字节到16个字节
内存中的表达形式：二进制数（补码）、编码

sizeof

是一个运算符，给出某个类型或变量在内存中所占据的字节数
- sizeof(int)
- sizeof(i)

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("sizeof(int)=%ld\n", sizeof(int));
	printf("sizeof(double)=%ld\n", sizeof(double));
	printf("sizeof(long double)=%ld\n", sizeof(long double));
	
	return 0;
 } 
 
sizeof(int)=4
sizeof(double)=8
sizeof(long double)=16

是一个静态运算符，它的结果在编译时刻就决定了
不要在sizeof的括号里做运算，这些运算是不会做的

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a;
	a = 6;
	
	printf("sizeof(a)=%ld\n", sizeof(a++));
	printf("sizeof(a+1.0)=%ld\n", sizeof(a+1.0));
	printf("a=%d\n", a);

	return 0;
 } 

sizeof(a)=4
sizeof(a+1.0)=8
a=6

5.1.2 数据类型：整数类型

整数

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("sizeof(char)=%ld\n", sizeof(char));
	printf("sizeof(short)=%ld\n", sizeof(short));
	printf("sizeof(int)=%ld\n", sizeof(int));
	printf("sizeof(long)=%ld\n", sizeof(long));
	printf("sizeof(long long)=%ld\n", sizeof(long long));
	
	return 0;
 } 
 
sizeof(char)=1
sizeof(short)=2
sizeof(int)=4
sizeof(long)=4
sizeof(long long)=8

char：1字节（8比特）：-128 ~ 127
short：2字节：-32768 ~ 32767
int：取决于编译器（CPU），通常的意义是“1个字”（int是用来表达寄存器的）
long：取决于编译器（CPU），通常的意义是“1个字”
long long：8字节

5.1.3 数据类型：整数的内部表达

整数的内部表达

计算机内部的一切都是二进制
- 18 --> 00010010
- 0 --> 00000000
- -18 -->？

二进制负数

1个字节可以表达的数：
- 00000000 – 11111111（0 - 255）
三种方案：
- 仿照十进制，有一个特殊的标志表示负数
- 取中间的数为0，如10000000表示0，比它小的是负数，比它大的是正数
- 补码

补码

考虑 -1，我们希望 -1 + 1 --> 0。如何能做到？
- 0 --> 00000000
- 1 --> 00000001
- 11111111 + 00000001–>100000000
因为 0 - 1 --> -1。所以，-1 =
- （1）00000000 - 00000001 --> 11111111
- 11111111被当做纯二进制看待时，是255，被当做补码看待时是 -1
同理，对于-a，其补码就是 0 - a，实际上是2^n - a，n是这种类型的位数
补码的意义就是拿补码和原码可以加出一个溢出的“零”

5.1.4 数据类型：整数的范围

数的范围

对于一个字节（8位），可以表达的是：
- 00000000 - 11111111
其中
- 00000000 --> 0
- 11111111 ~ 10000000 --> -1 ~ -128
- 00000001 ~ 01111111 --> 1 ~ 127

#include <stdio.h>

int main()
{
	char c = 255;
	int i = 255;
	
	printf("c=%d,i=%d\n", c, i);
	
	return 0;
}

c=-1,i=255

unsigned

如果一个字面量常数想要表达自己是unsigned，可以在后面加u或U、
- 255U
用l或L表示long(long)
*unsigned的初衷并非扩展数能表达的范围，而是为了做纯二进制运算，主要是为了移位

整数越界

整数是以纯二进制方式进行计算的，所以：
- 11111111 + 1 --> 100000000 --> 0
- 01111111 + 1 --> 10000000 --> -128
- 10000000 - 1 --> 01111111 --> 127

5.1.5 数据类型：整数的格式化

整数的输入输出

只有两种形式：int或long long
- %d: int
- %u: unsigned
- %ld: long long
- %lu: unsigned long long

#include <stdio.h>

int main()
{
	char c = -1;
	int i = -1;
	
	printf("c=%u,i=%u\n", c, i);
	
	return 0;
}

c=4294967295,i=4294967295

8进制和16进制

一个以0开始的数字字面量是8进制
一个以0x开始的数字字面量是16进制
%o用于8进制，%x用于16进制
8进制和16进制只是如何把数字表达为字符串，与内部如何表达数字无关

#include <stdio.h>

int main()
{
	char c = 012;
	int i = 0x12;
	
	printf("c=%d,i=%d\n", c, i);
	
	return 0;
}

c=10,i=18

#include <stdio.h>

int main()
{
	char c = 012;
	int i = 0x12;
	int j = 0x1A;

	printf("c=%o,i=%x,j=%X,j=%x\n", c, i, j, j);
	
	return 0;
}

c=12,i=12,j=1A,j=1a

16进制很适合表达二进制数据，因为4为二进制正好是一个16进制位
8进制的意味数字正好表达3位为二进制
- 因为早期计算机的字长是12的倍数，而非8

5.1.6 数据类型：选择整数类型

选择整数类型

为什么整数要有很多种？
- 为了准确表达内存，做底层程序的需要
没有特殊需要，就选择int
- 现在CPU的字长普遍为32位或64位，一次内存读写就是一个int，一次计算也是一个int，选择更短的类型不会更快，甚至可能更慢
- 现代编译器一般会设置内存对齐，所以更短的类型实际在内存中可能也占据一个int的大小（虽然sizeof告诉）你更小）
unsigned与否只是输出的不同，内部计算是一样的

5.1.7 数据类型：浮点类型

浮点类型

类型	字长	范围	有效数字
float	32	±（1.2010^-38~3.401038）,0,±inf,nan	7
double	64	±（2.210^-308~1.7910308）,0,±inf,nan	15

浮点的输入输出

类型	scanf	printf
float	%f	%f,%e
double	%lf	%f,%e

%.16f：在小数点后输出16位数字

科学计数法

-5.67E+16
- 可选的 + 或 - 符号
- 小数点也是可选的
- 可用 e 或 E
- 符号可用是 - 或 + 也可以省略（表示+）
- 整个词不能有空格

输出精度

在 % 和 f 之间加上 .n 可指定输出小数点后几位，这样的输出是做四舍五入的

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("%.3f\n",-0.0049);
    printf("%.30f\n",-0.0049);
    printf("%.3f\n",-0.00049);
    
    return 0;
    
  }  
-0.005
-0.004899999999999999800000000000
-0.000

5.1.8 数据类型：浮点的范围和精度

超过范围的浮点数

printf输出Iinf表示超过范围的浮点数：+∞
printf输出nan表示不存在的浮点数

浮点运算的精度

#include <stdio.h>

int main()
{
	float a,b,c;
	
	a = 1.345f;
	b = 1.123f;
	c = a + b;
	if (c==2.468) 
		printf("相等\n");
	else
		printf("不相等！c=%.10f,或%f\n",c,c);
    
  }  
不相等！c=2.4679999352,或2.468000

带小数点的字面量是double而非float
float需要用f或F后缀来表明身份
f1 == f2 可能失败
fabs(f1-f2) < 1e-12

选择浮点类型

如果没有特殊需要，只使用double
现代CPU能直接对double做硬件运算，性能不会比float差，在64位的机器上，数据存储的速度也不比float慢

5.1.9 数据类型：字符类型**

字符类型

char是一种整数，也是一种特殊的类型：字符。这是因为：
- 用单引号表示的字符字面量：‘a’,‘1’
- ''也是一个字符
- printf 和 scanf 里用%c来输入输出字符

字符输入输出

#include <stdio.h>

int main()
{
	char c;
	char d;
	c = 1;
	d = '1';
	
	//判断整数和字符是否相等 
	if (c==d)
		printf("相等\n");
	else
		printf("不相等\n");
		
	//输出c,d 
	printf("c=%d\n",c);
	printf("d=%d\n",d);
	
	//输入%c
	char e;
	scanf("%c",&e);
	printf("e=%d\n",e);
	printf("e='%c'\n",e);	
	
	return 0; 
    
  }  
  
  不相等
  
  c=1
  d=49
  
  e=49
  e='1'

字符计算

一个字符加一个数字得到ASCII码表中那个数之后的字符
两个字符相减，得到它们在表中的距离

大小写转换

字母在ASCII表中是顺序排列的
大写字母和小写字母是分开排列的，并不在一起
‘a’-‘A’可以得到两段之间的距离，于是
- a+‘a’-‘A’可以把一个大写字母变成小写字母，而
- a+‘A’-‘a’可以把一个小写字母变成大写字母

5.1.10 数据类型：逃逸字符

逃逸字符

用来表达无法印出来的控制字符或特殊字符，它由一个反斜杠“\”开头，后面跟上另一个字符，这两个字符合起来，组成了另一个字符

字符	意义	字符	意义
\b	回退一格	"	双引号
\t	到下一个表格位	’	单引号
\n	换行	\ \	反斜杠本身
\r	回车

制表位

每行的固定位置
一个\t使得输出从下一个制表位开始
用\t才能使得上下两行对齐

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("123\b\n456\n");
	printf("123\bA\n456\n");
	
	printf("123\t456\n");
	printf("12\t456\n");
		
	return 0; 
    
  }  
123
456
12A
456
123     456
12      456

5.1.11 数据类型：类型转换

自动类型

当运算符的两边出现不一致的类型时，会自动转换成较大的类型
- 大的意思是能表达的数的范围更大
- char–>short–>int–>long–>long long
- int–>float–>double
对于printf，任何小于int的类型会被转换成int；float会被转换成double
但是scanf不会，要输入short，需要%hd

强制类型转换

要把一个量强制转换成另一个类型（通常是较小的类型），需要：
- （类型）值
比如：
- (int)10.2
- (short)32
注意这时候的安全性，小的变量不总能表达大的量
只是从那个变量计算出了一个新的类型的值，它并不改变那个变量，无论是值还是类型都不改变

5.2.1 其他运算：逻辑类型

bool

#include <stdbool.h>

之后就可以使用bool和true、false

5.2.2 其他运算：逻辑运算

逻辑运算是对逻辑量进行的运算，结果只有0或1
逻辑量是关系运算或逻辑运算的结果

运算符	描述	示例	结果
!	逻辑非	!a	如果a是true结果就是false，如果a是false结果就是true
&&	逻辑与	a&&b	如果a和b都是true，结果就是true；否则就是false
ll	逻辑或	a ll b	如果a和b有一个是true，结果为true，两个都是false，结果为false