02 数据类型、运算符与表达式

02 数据类型、运算符与表达式2.1 C 的数据类型一个程序应包括以下两方面内容：⑴对数据的描述，在程序中要指定数据的类型和数据的组织形式，即数据结构（data structure ）。

⑵对操作的描述，即操作步骤，也就是算法（algorithm ）。

数据是操作的对象，操作的目的是对数据进行加工处理，以得到期望的结果。

程序 = 数据结构 + 算法算法是解决“做什么”和“怎么做”的问题。

程序中的操作语句，实际上就是算法的体现。

算法处理的对象是数据，而数据是以某种特定的形式存在的。

数据结构指的是数据的组织形式。

C 语言的数据结构是以数据类型形式出现的。

整型指针类型数据类型基本类型字符型浮点型枚举类型构造类型数组类型结构体类型共用体类型空类型单精度型双精度型C 语言中数据有常量与变量之分。

在程序中对用到的所有数据都必须指定其数据类型。

2.2 常量与变量2.2.1 常量和符号常量在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。

常量区分为不同的类型，如12, 0, -3为整型常量，4.6, -1.23为实型常量，'a', 'd'（单引号内一个字符）为字符常量。

用来标识变量名、符号常量名、函数名、数组名、类型名、文件名的有效字符序列称为标识符（identifier ）。

简单地说，标识符就是一个名字。

C 语言规定标识符只能由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线。

大写字母和小写字母被认为是两个不同的字符（大小写敏感）。

为了程序的可移植性以及阅读程序的方便，建议标识符的长度不要超过8个字符。

在选择标识符时，应注意做到“见名知意”，即选有含意的英文单词（或其缩写）作标识符（匈牙利命名法）。

用一个标识符代表一个常量，如：例2.1 符号常量的使用。

#include "stdio.h"#define PRICE 30main(){int num, total;num = 10;total = num * PRICE;printf("total = %d\n", total);}程序中用#define 命令行定义PRICE 代表常量30，此后凡在本程序源代码中出现的PRICE 都代表30，可以和常量一样进行运算。

这种用一个标识符代表一个常量的，称为符号常量，即标识符形式的常量。

它的值在其作用域内不能改变，也不能再被赋值。

符号常量一般用大写字母表示。

使用符号常量的好处是：⑴含义清楚；⑵在需要改变一个常量时能做到“一改全改”。

2.2.2 变量其值可以改变的量称为变量。

一个变量有一个名字，在内存中占据一定的存储单元。

在该存储单元中存放变量的值。

变量名和变量值这两个不同的概念，见图2.1。

变量名实际上是一个符号地址，在对程序编译连接时由系统给每一个变量名分配一个内存（逻辑）地址。

在程序中从变量中取值，实际上是通过变量名找到相应的内存地址，从其存储单元中读取数据。

图2.1变量名和变量值变量名一般用小写字母表示。

在 C 语言中，要求对所有用到的变量作强制定义，也就是“先定义，后使用”，这样做的目的是：⑴凡未被事先定义的，不作为变量名，保证程序中变量名使用得正确；⑵每一个变量被指定为一确定类型，在编译时就能为其分配相应的存储单元；⑶指定每一变量属于一个类型，便于在编译时据此检查该变量所进行的运算是否合法。

2.3 整型数据2.3.1 整型常量的表示方法整型常量即整型常数。

C 整型常数可用以下三种形式表示：⑴十进制整数。

⑵八进制整数，以0 开头的数是八进制数。

如0123 表示八进制数123。

⑶十六进制整数。

以0x 开头的数是十六进制数。

如0x123，代表十六进制数123。

2.3.2 整型变量1. 整型数据在内存中的存放形式数据在内存中是以二进制形式存放的。

在微机上使用的C 编译系统，每一个整型变量在内存中占2个字节。

数值在内存中是以补码形式表示的。

一个正数的补码和其原码的形式相同。

负数的补码：将该数的绝对值的二进制形式，按位取反再加1。

例如求-10的补码，见图2.3。

图2.3负数的补码整数的16位中，最左面的一位是表示符号的，该位为0，表示数值为正；为1则数值为负。

2. 整型变量的分类C 一共有6种整型变量：有符号基本整型[signed] int无符号基本整型unsigned int有符号短整型[signed] short [int]无符号短整型unsigned short [int]有符号长整型[signed] long [int]无符号长整型unsigned long [int]方括号内的部分是可以省略不写。

如果不指定unsigned 或指定signed，则存储单元中最高位代表符号（0为正，1为负）。

如果指定unsigned，为无符号型，存储单元中全部二进位（bit）用作存放数本身，而不包括符号。

无符号整型变量只能存放不带符号的整数，而不能存放负数。

一个无符号整型变量中可以存放的正数的范围比一般整型变量中正数的范围扩大一倍。

C 标准没有具体规定以上各类数据所占内存字节数，只要求long 型数据长度不短于int 型，short 型不长于int 型。

具体如何实现，由各计算机系统自行决定。

3. 整型变量的定义对变量的定义，一般是放在一个函数开头的声明部分。

例2.2 整型变量的定义与使用。

#include "stdio.h"main(){int a, b, c, d; /* 指定a、b、c、d 为整型变量*/unsigned u; /* 指定u 为无符号整型变量*/a = 12;b = -24;u = 10;c = a + u;d = b + u;printf("a + u = %d，b + u = %d\n", c, d);}不同种类的整型数据可以进行算术运算。

在本例中是int 型数据与unsigned int 型数据进行相加相减运算。

4. 整型数据的溢出在Turbo C 中一个int 型变量的最大允许值为32767，如果再加1，会出现什么情况？例2.3 整型数据的溢出。

#include "stdio.h"main(){int a, b;a = 32767;b = a + 1;printf("%d, %d\n", a, b);}图2.6整型数据的溢出从图 2.6 可以看到：变量 a 的最高位为0，后15位全为1。

加1后变成第1位为1，后面15位全为0。

而它是-32768的补码形式，所以输出变量b 的值为-32768。

请注意：一个整型变量只能容纳-32768～32767范围内的数，无法表示大于32767的数。

遇此情况就发生“溢出”，但运行时并不报错。

从这里可以看到：C 的用法比较灵活，往往出现副作用，而系统又不给出“出错信息”，要靠程序员的细心和经验来保证结果的正确。

2.3.3 整型常量的类型一个整型常量后面加一个字母u，则认为是unsigned int 型。

如12345u，在内存中按unsigned int 规定的方式存放。

如果写成-12345u，则先将-12345转换成其补码53191，然后按无符号数存储。

在一个整型常量后面加一个字母l或L，则认为是long int 型。

例如123l、432l 等。

2.4 实型数据2.4.1 实型常量的表示方法实型常量即实型常数、实数（real number）、浮点数（floating-point number）。

实数有两种表示形式：⑴十进制小数形式。

它由数字和小数点组成。

⑵指数形式。

如123e3 或123E3 都代表123×103。

字母e（或E）之前必须有数字，且e后面的指数必须为整数。

一个实数可以有多种指数表示形式。

“规范化的指数形式”即在字母e（或E）之前的小数部分中，小数点左边应有一位且只能有一位非零的数字。

例如 1.23e5。

一个实数在用指数形式输出时，是按规范化的指数形式输出的。

2.4.2 实型变量1. 实型数据在内存中的存放形式在常用的微机系统中，实型数据是按照指数形式存储的。

系统把一个实型数据分成小数部分和指数部分，分别存放。

指数部分采用规范化的指数形式（移码）。

2. 实型变量的分类C 实型变量分为单精度（float）、双精度（double）和长双精度（long double）三类。

3. 实型数据的舍入误差由于实型变量是由有限的存储单元组成的，因此能提供的有效数字总是有限的，在有效位以外的数字将被舍去。

由此可能会产生一些误差。

例如，a 加20的结果显然应该比 a 大。

请分析下面的程序：例2.4 实型数据的舍入误差。

#include "stdio.h"main(){float a, b;a = 123456.789e5;b = a + 20;printf("%f\n", b);}程序内printf 函数中的“%f”是输出一个实数时的格式符。

程序运行时，输出 b 的值与a 相等。

原因是：a 的值比20大很多，a + 20的理论值应是12345678920，而一个实型变量只能保证的有效数字是7位有效数字，后面的数字是无意义的，并不准确地表示该数。

应当避免将一个很大的数和一个很小的数直接相加或相减，否则就会“丢失”小的数。

2.4.3 实型常量的类型C 编译系统将实型常量作为双精度来处理，这样做可以保证计算结果更精确，但是运算速度降低了。

可以在数的后面加字母 f 或F，编译系统就会按单精度（32位）处理。

一个实型常量可以赋给一个float 型、double 型或long double 变量。

根据变量的类型截取实型常量中相应的有效位数字。

2.5 字符型数据2.5.1 字符常量C 的字符常量是用单引号括起来的一个字符。

如'a', '?' 等都是字符常量。

注意，'a' 和'A' 是不同的字符常量。

C 还允许用一种特殊形式的字符常量，就是以一个“\”（反斜杠）开头的字符序列。

例如在printf 函数中的'\n'，它代表一个“换行”符。

这是一种“控制字符”，称为“转义字符”，在屏幕上是不能显示的，在程序中也无法用一个一般形式的字符表示，只能采用特殊形式来表示。

例2.5 转义字符的使用。

#include "stdio.h"main(){printf(" ab c\t de\rf\tg\n");printf("h\ti\b\bj k\n");}程序中没有设字符型变量，用printf 函数直接输出双引号内的各个字符。