C语言学习——数据类型

1.有名有姓的C
编程时给变量或者函数起的名字就是标识符,就好比我们慕课网的每一位童鞋都有姓名,姓名就是这位童鞋的标识符。C语言的标识符是不可以随便起名字的,必须遵守一定的规则。
C 语言规定,标识符可以是字母(A~Z,a~z)数字(0~9)下划线_组成的字符串,并且第一个字符必须是字母或下划线。在使用标识符时还有注意以下几点:
(1)标识符的长度最好不要超过8位,因为在某些版本的C中规定标识符前8位有效,当两个标识符前8位相同时,则被认为是同一个标识符。 
(2)标识符是严格区分大小写的。例如Imooc和imooc 是两个不同的标识符。 
(3)标识符最好选择有意义的英文单词组成做到"见名知意",不要使用中文。
(4)标识符不能是C语言的关键字。想了解更多C语言关键字的知识,请查阅WIKI。
例如:

2.变量及赋值
变量就是可以变化的量,而每个变量都会有一个名字(标识符)。变量占据内存中一定的存储单元。使用变量之前必须先定义变量,要区分变量名和变量值是两个不同的概念。就好比:住在房间里的客人与房间号是两个不同的概念。
变量定义的一般形式为:数据类型 变量名;
多个类型相同的变量:数据类型 变量名, 变量名, 变量名...;
变量名和标识符的命名规范完全相同。%d在后面会有详细讲解
注意:在定义中不允许连续赋值,如int a=b=c=5;是不合法的。
变量的赋值分为两种方式:1.先声明再赋值  2.声明的同时赋值,例如:

3.基本数据类型
在我们玩游戏的时候,游戏中的角色是有类型的,有敏捷型、力量型、法术型等等。同样C语言中的数据也是有类型的,C语言中,数据类型可分为:基本数据类型,构造数据类型,指针类型,空类型四大类。如图所示: 
这里我们先给大家讲解基本数据类型中最简单也是最常用的整型、实型与字符型
整型数据是指不带小数的数字。生活中有很多信息适合使用整型数据来表示,比如:人的年龄、班级的人数、书的总页数等等。因此整型的类型比较多:
注:int、short int、long int是根据编译环境的不同,所取范围不同。而其中short int和long int至少是表中所写范围,但是int在表中是以16位编译环境写的取值范围。另外 c语言int的取值范围在于他占用的字节数 ,不同的编译器,规定是不一样。ANSI标准定义int是占2个字节,TC是按ANSI标准的,它的int是占2个字节的。但是在VC里,一个int是占4个字节的。
浮点数据是指带小数的数字。生活中有很多信息适合使用浮点型数据来表示,比如:人的体重(单位:公斤)、商品价格、圆周率等等。因为精度的不同又分为3种:
注:C语言中不存在字符串变量,字符串只能存在字符数组中,这个后面会讲。
在C语言标准库头文件float.h定义了浮点数小数点后的有效位数 :
1
2
3
4
    //float.h头文件的部分代码
    #define DBL_DIG 15    //双精度小数点后15位
  #define FLT_DIG 6     //单精度小数点后6位
  #define LDBL_DIG 19   //长双精度小数点19
补充:
16位编译器
char :1个字节
char*(即指针变量): 2个字节
short int : 2个字节
int: 2个字节
unsigned int : 2个字节
float: 4个字节
double: 8个字节
long: 4个字节
long long: 8个字节
unsigned long: 4个字节
32位编译器
char :1个字节
char*(即指针变量): 4个字节(32位的寻址空间是2^32, 即32个bit,也就是4个字节。同理64位编译器)
short int : 2个字节
int: 4个字节
unsigned int : 4个字节
float: 4个字节
double: 8个字节
long: 4个字节
long long: 8个字节
unsigned long: 4个字节

64位编译器
char :1个字节
char*(即指针变量): 8个字节
short int : 2个字节
int: 4个字节
unsigned int : 4个字节
float: 4个字节
double: 8个字节
long: 8个字节
long long: 8个字节
unsigned long: 8个字节

4.格式化输出语句
格式化输出语句,也可以说是占位输出,是将各种类型的数据按照格式化后的类型及指定的位置从计算机上显示。这样做的好处,是有利于计算机能够准确的将我们所要类型数据给我们。
其格式为:printf("输出格式符",输出项);
C语言中的常用格式化符:
当输出语句中包含普通字符时,可以采用一下格式:
printf("普通字符输出格式符", 输出项);
例如:
输出结果为: a=10 
如果要输出多个变量的并指定变量的位置时候,格式符还可以连用,变量之间需要用逗号隔开,如:
输出结果为: 整数:10,小数:7.560000,字符:c ,若%.2f则表示两位小数
注意:格式符的个数要与变量、常量或者表达式的个数一一对应     

5.不可改变的常量
在程序执行过程中,值不发生改变的量称为常量。C语言的常量可以分为直接常量和符号常量
直接常量也称为字面量,是可以直接拿来使用,无需说明的量,比如:
  • 整型常量:13、0、-13;
  • 实型常量:13.33、-24.4;
  • 字符常量:‘a’、‘M’
  • 字符串常量:”I love imooc!”
下面的代码分别打印这四种直接常量:
在C语言中,可以用一个标识符来表示一个常量,称之为符号常量。符号常量在使用之前必须先定义,其一般形式为:
 #define 标识符 常量值 
符号常量的标示符一般习惯使用大写字母,变量的标示符一般习惯使用小写字母,加以区分。下面是一个使用符号常量的小例子:
运算结果为: 圆周率:3.140000 
注意:常量是不可改变的

6.自动类型转换
有这么一个词叫“狸猫换太子”,变量的数据类型就存在这样的情况。数据类型存在自动转换的情况,比如:
自动转换发生在不同数据类型运算时,在编译的时候自动完成。自动转换遵循的规则就好比小盒子可以放进大盒子里面一样,下图表示了类型自动转换的规则。
char类型数据转换为int类型数据遵循ASCII码中的对应值,ASCII码请查看WIKI。
注:字节小的可以向字节大的自动转换,但字节大的不能向字节小的自动转换

自动类型转换
自动类型转换就是编译器默默地、隐式地、偷偷地进行的数据类型转换,这种转换不需要程序员干预,会自动发生。

1) 将一种类型的数据赋值给另外一种类型的变量时就会发生自动类型转换,例如:
float f = 100;
100 是 int 类型的数据,需要先转换为 float 类型才能赋值给变量 f。再如:
int n = f;
f 是 float 类型的数据,需要先转换为 int 类型才能赋值给变量 n。

在赋值运算中,赋值号两边的数据类型不同时,需要把右边表达式的类型转换为左边变量的类型,这可能会导致数据失真,或者精度降低;所以说,自动类型转换并不一定是安全的。对于不安全的类型转换,编译器一般会给出警告。

2) 在不同类型的混合运算中,编译器也会自动地转换数据类型,将参与运算的所有数据先转换为同一种类型,然后再进行计算。转换的规则如下:
  • 转换按数据长度增加的方向进行,以保证数值不失真,或者精度不降低。例如,int 和 long 参与运算时,先把 int 类型的数据转成 long 类型后再进行运算。
  • 所有的浮点运算都是以双精度进行的,即使运算中只有 float 类型,也要先转换为 double 类型,才能进行运算。
  • char 和 short 参与运算时,必须先转换成 int 类型。

下图对这种转换规则进行了更加形象地描述:
unsigned 也即 unsigned int,此时可以省略 int,只写 unsigned。
7.强制类型转换
强制类型转换是通过定义类型转换运算来实现的。其一般形式为:
 (数据类型) (表达式) 
其作用是把表达式的运算结果强制转换成类型说明符所表示的类型,例如:
输入结果:
在使用强制转换时应注意以下问题:
1、数据类型和表达式都必须加括号,如把(int)(x/2+y)写成(int)x/2+y则成了把x转换成int型之后再除2再与y相加了。
2、转换后不会改变原数据的类型及变量值,只在本次运算中临时性转换
3、强制转换后的运算结果不遵循四舍五入原则

强制类型转换
自动类型转换是编译器根据代码的上下文环境自行判断的结果,有时候并不是那么“智能”,不能满足所有的需求。如果需要,程序员也可以自己在代码中明确地提出要进行类型转换,这称为强制类型转换。

自动类型转换是编译器默默地、隐式地进行的一种类型转换,不需要在代码中体现出来;强制类型转换是程序员明确提出的、需要通过特定格式的代码来指明的一种类型转换。换句话说,自动类型转换不需要程序员干预,强制类型转换必须有程序员干预。

强制类型转换的格式为:
(type_name) expression
type_name为新类型名称,expression为表达式。例如:
  1. (float) a; //将变量 a 转换为 float 类型
  2. (int)(x+y); //把表达式 x+y 的结果转换为 int 整型
  3. (float) 100; //将数值 100(默认为int类型)转换为 float 类型
下面是一个需要强制类型转换的经典例子:
  1. #include <stdio.h>
  2. int main(){
  3. int sum = 103; //总数
  4. int count = 7; //数目
  5. double average; //平均数
  6. average = (double) sum / count;
  7. printf("Average is %lf!\n", average);
  8. return 0;
  9. }
运行结果:
Average is 14.714286!

sum 和 count 都是 int 类型,如果不进行干预,那么sum / count的运算结果也是 int 类型,小数部分将被丢弃;虽然是 average 是 double 类型,可以接收小数部分,但是心有余力不足,小数部分提前就被“阉割”了,它只能接收到整数部分,这就导致除法运算的结果严重失真。

既然 average 是 double 类型,为何不充分利用,尽量提高运算结果的精度呢?为了达到这个目标,我们只要将 sum 或者 count 其中之一转换为 double 类型即可。上面的代码中,我们将 sum 强制转换为 double 类型,这样sum / count的结果也将变成 double 类型,就可以保留小数部分了,average 接收到的值也会更加精确。

在这段代码中,有两点需要注意:
  • 对于除法运算,如果除数和被除数都是整数,那么运算结果也是整数,小数部分将被直接丢弃;如果除数和被除数其中有一个是小数,那么运算结果也是小数。这一点已在《C语言加减乘除运算》中进行了详细说明。
  • ( )的优先级高于/,对于表达式(double) sum / count,会先执行(double) sum,将 sum 转换为 double 类型,然后再进行除法运算,这样运算结果也是 double 类型,能够保留小数部分。注意不要写作(double) (sum / count),这样写运算结果将是 3.000000,仍然不能保留小数部分。
类型转换只是临时性的
无论是自动类型转换还是强制类型转换,都只是为了本次运算而进行的临时性转换,转换的结果也会保存到临时的内存空间,不会改变数据本来的类型或者值。请看下面的例子:
  1. #include <stdio.h>
  2. int main(){
  3. double total = 400.8; //总价
  4. int count = 5; //数目
  5. double unit; //单价
  6. int total_int = (int)total;
  7. unit = total / count;
  8. printf("total=%lf, total_int=%d, unit=%lf\n", total, total_int, unit);
  9. return 0;
  10. }
运行结果:
total=400.800000, total_int=400, unit=80.160000

注意看第 6 行代码,total 变量被转换成了 int 类型才赋值给 total_int 变量,而这种转换并未影响 total 变量本身的类型和值。如果 total 的值变了,那么 total 的输出结果将变为 400.000000;如果 total 的类型变了,那么 unit 的输出结果将变为 80.000000。
自动类型转换 VS 强制类型转换
在C语言中,有些类型既可以自动转换,也可以强制转换,例如 int 到 double,float 到 int 等;而有些类型只能强制转换,不能自动转换,例如以后将要学到的 void * 到 int *,int 到 char * 等。

可以自动转换的类型一定能够强制转换,但是,需要强制转换的类型不一定能够自动转换。现在我们学到的数据类型,既可以自动转换,又可以强制转换,以后我们还会学到一些只能强制转换而不能自动转换的类型。

可以自动进行的类型转换一般风险较低,不会对程序带来严重的后果,例如,int 到 double 没有什么缺点,float 到 int 顶多是数值失真。只能强制进行的类型转换一般风险较高,或者行为匪夷所思,例如,char * 到 int * 就是很奇怪的一种转换,这会导致取得的值也很奇怪,再如,int 到 char * 就是风险极高的一种转换,一般会导致程序崩溃。

使用强制类型转换时,程序员自己要意识到潜在的风
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