本章介绍以下内容
关键字:int、short、long、unsigned、char、float、double、_Bool、_Complex、_Imaginary
运算符:sizeof()
函数:scanf()
整数类型和浮点类型的区别
如何书写整形和浮点型常数，如何声明这些类型的变量
如何使用printf()和scanf()函数读写不同类型的值
程序离不开数据。把数字、字母和文字输入计算机，就是希望它利用这些数据完成某些任务。例如，需要计算一份利息或显示一份葡萄洒商的排序列表。本章除了介绍如何读取数据外，还将教会读者如何操控数据。
C语言提供两大系列的多种数据类型。本章详细介绍两大数据类型:整数类型和浮点数类型，讲解这些数据类型是什么、如何声明它们、如何以及何时使用它们。除此之外，还将介绍常量和变量的区别。读者很快就能看到第1个交互式程序。
3.1 示例程序
/*platinum.c --your weight in platinum*/
#include<stdio.h>
int main(void)
{
float weight;
float value;
printf("Are you worth your weight in platinum?\n");
printf("Let's check it out.\n");
printf("Please enter your weight in pounds: ");
scanf("%f",&weight);
/*假设白金的价格是每盎司$1700*/
/*14.5833用于把英磅常衡盎司转换为金衡盎司*/
value = 1700.0 * weight * 14.5833;
printf("Your weight in platinum is worth $%.2f.\n",value);
printf("you are easily worth that! If platinum prices drop,\n");
printf("eat more to maintain your value.\n");
}
程序输出
Are you worth your weight in platinum?
Let's check it out.
Please enter your weight in pounds: 156
Your weight in platinum is worth $3867491.25.
you are easily worth that! If platinum prices drop,
eat more to maintain your value.
程序调整
即使用第2章介绍的方法，在程序中添加下面的一行代码:
getchar();;
程序的输出是否依旧在屏幕上一闪而过？本例，需要调用 两次getchar()函数:
getchar();
getchar();
getchar()函数读取下一个输入字符，因此程序会等待用户输入，在这种情况下，键入156并按下Enter(或Return)键（发送一个换行符），然后scanf()读取键入的数字，第1个getchar()读取换行符，第2个getchar()让程序暂停，等待输入。
3.1.1 程序中的新元素
3.2 变量常量数据
3.3 数据:数据类型关键字
不仅变量和常量不同，不同的数据类型之间也有差异。一些数据类型表示数字，一些数字类型表示字母（更普遍地谙是字符）。C通过识别一些基本的数据类型来区分和使用这些不同的数据类型。如果数据是常量，编译器一般通过用户书写的形式来识别类型（如，42是整数，32.00是浮点数）。但是，对变量而言，要在声明时指定其类型。盘后会详细介绍如何声明变量。现在，我们先来了解一下C语言的基本类型关键字。K&C给出了7个与类型相关的关键字。C90标准添加了2个关键字,C99标准又添加了3个关键字（见表3.1）。
在C语言中，用int关键字来表示基的整数类型。char关键字用于指定字母和其他字符（如，#、$、%和*）。
_Bool类型表示布尔值，_complex和_Imaginary分别表示复数和虚数。
难过这些关键字创建的类型，按计算机的储存方式可分为两大基本类型：整数类型和浮点数类型。
位、字节和字
3.3.1 整数和浮点数
对我们而言，整数和浮点数的区别是它们的书写方式不同，对计算机而言，它们的区别是储存方式不同。下面详细介绍整数和浮点数。
3.3.2 整数
和数字的概念一样，在C语言中，整数是没有小数部分的数。例如，2、-23和2345都是整数。而3.14、0.22和2.000都不是整数。计算机以二进制数字储存整数，例如，整数7以二进制写是111.因此，要在8位字节中储存该数字，需要把前5位都设置成0，后3位设置成1 （如图3.2所示）。
3.2.3 浮点数
浮点数丐数学中实数的概念差不多。2.75、3.16E7、7.00和2e-8都是浮点数。注意，在一个值后面加上一个小数点，该 值就成为一个浮点值。所以，7是整数，7.00是浮点数。显然，书写浮点数有多种形式。稍后将详细介绍e户数法，这里先做简要介绍:3.16E7表示3.16(3.16乘以10的7次方)。其中，
=10000000，7被称为10的指数。
这里关键要理解浮点数和整数的储存方案不同。计算机把浮点数分成小数部分和指数部分来表示，而且分开储存这两部分。因此，虽然7.00和7在数值上相同，但是储存方式不同。在十进制下，可以把7.0写成0.7E1.这里，0.7是晃眼数部分，1是指数部分。图3.3演示了一个储存浮点数的例子。当然，计算机在内部使用二进制和2的幂进行储存。而不是10的幂。第15章将详述相关内容。现在，我们着重讲解这两种类型的实际区别。
- 整数没有小数部分，浮点数有小数部分。
- 浮点数可以表示的范围比整数大。参见本章末的表3.3.
- 对于一些算术运行（如，两个很大的数相减），浮点数损失的精度更多。
- 因为在任何区间内(如，1.0到2.0之间）都存在无穷多个实数，所以计算机的浮点数不能表示区间内所有的值。浮点数通常只是实际值的近似值。例如，7.0可能被储存为浮点值6.99999.稍后会讨论更多精度方面的内容。
- 过去，浮点运算比整数运算慢。不过，现在许多CPU都包含浮点处理器，缩小了速度上的差距。
3.4 C语言基本数据类型
本节将详细介绍C语言的基本数据类型，包括如何声明变量、如何表示字面值常量（如，5或2.78），以及典型的用法。一些老式的C语言编译器无法支持这里提到的所有类型，请查阅你使用的编译器文档，了解可以使用哪些类型。
3.4.1 int类型
C语言提供了许多整数类型，为什么一种类型不够用？因为C 语言让程序员针对不同情况选择不同的类型。特别是，C语言中的整数类型要表示不同的取值范围和正负值。一般情况使用int类型即可，但是为满足特定任务和机器要求，还可以选择其他类型。
int类型是有符号整型， 即int类型的值必须是整数，可以是正整数，负整数或零。其聚会范围依计算机系统而异。一般而言，储存一个int要占用一个机器字长。ISO C规定int的取值范围最小为-32768~32767.一般而言，系统用一个特殊位的值表示有符号整数的正负号。第15章将介绍常用的方法。
1.声明int变量
2.初始化变量
3.int类型常量
C语言把大多数整形常量视为int类型，但是非常大的整数除外。详见后面“long常量和long long 常量”小节对long int 类型的讨论。
4.打印int值
可以使用printf()函数打印int类型的值。
程序清单3.2 print1.c程序
/*print1.c --演示printf()的一些特性*/
#include <stdio.h>
int main (void)
{
int ten = 10;
int two = 2;
printf("Doing it right: ");
printf("%d minus %d is %d\n",ten,2,ten-two);
printf("Doing it wrong:");
printf("%d minus %d is %d\n",ten);//遗漏2个参数
return 0;
}编译并运行该程序，输出如下:
Doing it right: 10 minus 2 is 8
Doing it wrong:10 minus 2 is 8
你可能会抱怨编译器为何不能捕获这种明显的错误，但实际上问题出在printf()不寻常的设计。大部分函数都需要指定数目的参数，编译器会检查参数的数目是否正确。但是，printf()函数的参数数目不定，可以有1个、2个、3个或更多，编译器也爱莫能助。记住，使用printf()函数时，要确保转换说明的数量与待打印值的数量相等。
5.八进制和十六进制
程序清单3.3 bases.c程序
/* bases.c --以十进制、八进制、十六进制打印十进制100*/
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int x = 100;
printf("dec = %d; octal = %o; hex = %x\n",x,x,x);
printf("dec = %d; octal = %#o; hex = %#x\n",x,x,x);
printf("dec = %d; octal = %#o; hex = %#X\n",x,x,x);
return 0;
}
编译并运行该程序，输出如下:
dec = 100; octal = 144; hex = 64
dec = 100; octal = 0144; hex = 0x64
dec = 100; octal = 0144; hex = 0X64
该程序以3种不同记数系统显示同一个值。printf()函数做了相应的转换。注意，如果要在八进制和十六进制前显示0和0x前缀，要分别在转换说明中加入#。
3.4.2 其他整数类型
整数溢出
程序清单toobig.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i = 2147483647;//有符号32位最大值。范围[-2147483648---2147483647]
unsigned int j = 4294967295;//无符号32位最大值。范围[0---4294967295]
printf("%d %d %d\n ",i,i+1,i+2);
printf("%u %u %u\n ",j,j+1,j+2);
return 0;
}
输出结果:
2147483647 -2147483648 -2147483647
4294967295 0 1
可以把无符号整数j看作是汽车的里程表。当达到它能表示的最大值时，会重新从起始点开始。整数i也是类似的情况。它们主要的区别是，在超过最大值时，unsigned int类型的变量j 从0开始；而int类型的变量i则从-214783648开始。注意，当i超出（溢出）其相应类型所能表示地的最大值时，系统并未通知用户。因此，在编程时必须自己注意这类问题。
溢出行为是未定义的行为，C标准并未定义有符号类型的溢出规则。以上描述的溢出行为比较有代表性，但是也可能会出现其他情况。
+++++++++++++++++++++
补数
假设当前时针指向11点，而准确时间是8点，调整时间可有以下两种拨法：
- 一种是倒拨3小时，即：11-3=8
- 另一种是顺拨9小时：11+9=12+8=8
在以模为12的系统中，加9和减3效果是一样的，因此凡是减3运算，都可以用加9来代替。对“模”12而言，9和3互为补数（二者相加等于模）。所以我们可以得出一个结论，即在有模的计量系统中，减一个数等于加上它的补数，从而实现将减法运算转化为加法运算的目的。
计算机上的补码就是算术里的补数。
设我们有一个 4 位的计算机，则其计量范围即模是
2^4 = 16，所以其能够表示的范围是0~15，现在以计算 5 - 3为例，我们知道在计算机中，加法器实现最简单，所以很多运算最终都要转为加法运算，因此5-3就要转化为加法：
# 按以上理论，减一个数等于加上它的补数，所以
5 - 3
# 等价于
5 + (16 - 3) // 算术运算单元将减法转化为加法
# 用二进制表示则为：
0101 + (10000 - 0011)
# 等价于
0101 + ((1 + 1111) - 0011)
# 等价于
0101 + (1 + (1111 - 0011))
# 等价于
0101 + (1 + 1100) // 括号内是3（0011）的反码+1，正是补码的定义
# 等价于
0101 + 1101
# 所以从这里可以得到
-3 = 1101
# 即 `-3` 在计算机中的二进制表示为 `1101`，正是“ -3 的正值 3（`0011`）的补码（`1101`）”。
# 最后一步 0101 + 1101 等于
10010+++++++++++++++++++++
4、打印short、long、long long和unsigned类型
打印unsigned int类型的值，使用%u转换说明；打印long类型的值，使用%ld转换说明。如果系统中int 和long的大小相同，使用%d就行。但是，这样的程序被移植到其他系统（int和long类型的大小不同）中会无法正常工作。在x和o前面可以使用l前缀，%lx表示以十六进制格式打印long类型整数，%lo表示以八进制格式打印long类型整数。注意，虽然C允许使用大写或小写的常量后缀，但是在转换说明中只能使用小写。
C语言中有多种printf()格式。对于short类型，可以使用 h前缀。%hd表示以十进制显示short类型的整数，%ho表示以八进制显示short类型的整数。h和l前缀都可以和u一起使用，用于表示无符号类型。例如，%lu表示打印unsigned long类型值。程序清单3.4i演示了一些例子。对于支持long long类型的系统，%lld和%llu分别表示有符号和无符号类型。第4章将详细介绍转换说明。
#include <stdio.h>
int main (void)
{
unsigned int un = 3000000000;
short end = 200;
long big = 65537;
long long verybig = 12345678908642;
printf("un = %u and not %d\n", un,un);
printf("end = %hd and %d\n",end,end);
printf("big = %ld and not %hd\n",big,big);
printf("verybig= %lld and not %ld\n",verybig,verybig);
return 0;
}
程序输出结果
un = 3000000000 and not -1294967296
end = 200 and 200
big = 65537 and not 1
verybig= 12345678908642 and not 1942899938
有符号32位最大值。范围[-2147483648---2147483647]
无符号32位最大值。范围[0---4294967295]
3000000000的原码：1011 0010 1101 0000 0101 1110 0000 0000
1294967296的原码：0100 1101 0010 1111 1010 0010 0000 0000
1294967296的反码：1011 0010 1101 0000 0101 1101 1111 1111
1294967296的补码：1011 0010 1101 0000 0101 1110 0000 0000
该例表明，使用错误的转换说明会得到意想不到的结果。第1行输出，对于无符号变量un,使用%d会生成负值！基原因是，无符号值3000000000，和有符号值-1294967296在系统内存中的内部表示完全相同。因些，如果告诉printf()该数是无符号数，它打印一个值：如果告诉它该数是有符号数，它将打印另一个值。在待打印的值大于有符号值的最大值时，会发生这种情况。对于较小的正数(如96），有符号和无符号类型的存储、显示都相同。
第2行输出，对于short类型的变量end，在printf()中无论指定以short类型（%hd）还是int类型(%d)打印，打印出来的值都相同。这是因为在给函数传递参数时，C编译器把short类型的值自动转换成int类型的值。你可能会提出疑问:为什么要进行转换？h修饰符有什么用？第1个问题的答案是，int类型被认为是计算机处理整数类型时最高效的类型。因此，在short和int类型的大小不同的计算机中，用int类型的参数传递速度更快。第2个问题的答案是，使用h修饰符可以显示较大整数被截断成short类型值的情况。第3行输出就演示了这种情况。把65537以二进制格式写成一个32位数是0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0001。使用%hd,printf()只会查看后16位，所显示的值是1。与此类似，输出的最后一行先显示了verybig的完整值，然后由于使用了%ld，printf()只显示了储存在后32位的值。
本章前面介绍过，程序员必须确保转换说明的数量和待打印值的数量相同。以上内容也是提醒读者，程序员还必须根据待打印值的类型使用正确的转换说明。
提示：匹配printf(()说明符的类型
在使用printf()函数时，切记检查每个待打印值都对就的转换说明，还要检查转换说明的类型是否与待打印值的类型相匹配。
3.4.3 使用字符:char类型
char 类型用于储存字符（如，字母或标点符号），但是从技术层面看，char是整数类型。因为char类型实际上储存的是整数而不是字符。计算机使用数字编码来处理字符，即用特定的整数表示特定的字符。美国最常用的编码是ASCII编码，本书也使用此编码。例如，在ASCII码中，整数65代表大写字母A。因此储存字母A实际上储存的是整数65（许多IBM的大型主机使用另一种编码------EBCDIC，其原理相同）。另外，其他国家的计算机系统可能使用完全不同的编码)。
标准ASCII码的范围是0`127，只需7位二进制数即可表示。通常，char类型被定义为8位的存储单元，因此容纳标准ASCII码绰绰有余。许多其他系统（如IMB PC和苹果Macs）还提供扩展ASCII码，也在8位的表示范围之内。一般而言，C语言会保证char类型足够大，以储存系统（ 实现C语言的系统）的基本字符集。
许多字符集都超过了127，甚至多于255.例如，日本汉字(kanji)字符集。商用的统一码(Unicode)创建了一个能表示世界范围内多种字符的系统，目前包括的字符已超过110000个。国际标准化组织(ISO)和国际电工技术委员会(IEC)为字符集开发了ISO/IEC 1066标准。统一码标准也与ISO/IEC 10646标准兼容。
C语言把1字节定义为char类型占用的位(bit)数，因此无论是16位还是32位系统，都可以使用char类型。
1.声明char类型变量
char response;
char itable,latan;
2.字符常量和初始化
如果要把一个字符常量初始化为字母A,不必背下ASCII码，用计算机语言很容易做到。通过以下初始化字母A赋给grade即可:
char grade = 'A';
在C语言中，用单引号括起来的单个字符被称为字符常量(character cnstant)。编译器一发现‘A’,就会将其转换成相应的代码值。单引号必不可少。下面还有一些其他的例子:
char broiled;/*声明一个char类型的变量*/
broiled = 'T'/*为其赋值，正确*/
broiled = T;/*错误！此时T是一个变量*/
broiled = "T";/*错误！ 此时“T"是一个字符串*/
实际上，字符是以数值形式储存的，所以也可使用数字代码值来赋值:
char grade = 65;/*对于ASCII，这样做没问题，但这是一种不好的编程风格*/
在本例中，虽然65是int类型，但是它在char类型能表示的范围内，所以将其赋值给grade没问题。由于65是字母A对应的ASCII对应的ASCII码。因此本例是把A赋给grade。注意，能这样做的前提上系统使用ASCII码。其实，用‘A’代替65才是较妥当的做法，这样在任何系统中都不会出问题。因此，最好使用字符常量，而不是数字代码值。
奇怪的是，C语言将字符常量视为int类型而非char类型。例如，在int为32位、char为8位的ASCII系统中，有下面的代码:
char grade = 'B';
本来'B'对就的数值66储存在32位的存储单元中，现在却可以储存在8位的存储单元中(grade) 。利用字符常量的这种特性，可以定义一个字符常量'FATE'，即把4个独立的8位ASCII码储存在一个32位存储单元中。如果把这样的字符常量赋给char类型变量gradde， 只有最后8位有效。因此，grade的值是'E'。
3. 非打印字符
/*非打印字符 \a，蜂鸣声*/
#include <stdio.h>
int main(void)
{ char beep = 7;
char beep1 = '\7'; /*八进制ASCII表示一个字符 \007,\07,\7都可以*/
char beep2 = '\a';
printf("beep %c\n",beep);
printf("beep %c\n",beep1);
printf("beep %c\n",beep2);
printf("Gramps sez, \" \\ is a backslash.\"\n");/*输出 Gramps sez, " \ is a backslash." */
printf("Hello!\007\n");
printf("Hello!7\n");
return 0;
}
使用ASCII码时，注意数字和数字字符的区别。例如，字符4对就的AACII码是52。'4'表示字符4，而不是数值4。
关于黑方序列，读者可能有下面3个问题。
上面的例子( printf("Gramps sez, \" \\ is a backslash.\"\n"); ),为何没有用单引号把转义序列括起来？无论是普通字符还是转义序列，只要是双引号括起来的字符集合，就无需用单引号括起来。双引号中的字符集俣叫作字符串。
何时使用SACII码？何时使用转义序列？如果要在转义序列（假设使用‘\f’）和ASCII码（‘\014’）之间选择，请选择前者（即'\f'）..这样的写法不仅更好记，而且可自然醒性更高。'\f’在不使用ASCII码的系统中，仍然有效。
如果要使用ASCII码，为何要写成‘032’而不是032？首先，‘032’能更清晰地表达程序员使用字符编码的意图。其次，类似\032这样的转义序列可以嵌入C的字符串中，如printf(“Hello!\007\n”);中就嵌入了\007。
4.打印字符
/*charcode.c --显示字符的代码编号*/
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch;
printf("Please enter a character.\n");
scanf("%c",&ch);/* 用户输入字符 */
printf("The code for S%c is %d.\n",ch,ch);
return 0;
}
输出结果如下：
Please enter a character.
C
The code for SC is 67.
运行该 程序，在输入字母后不要忘记按下Enter或Return键。随后，scanf()函数会读取用户输入的字符，&符号表示把输入的字符赋给变量ch。接着，printf()函数打印ch的值两次，第1次打印一个字符(对应代码中的%c).第2次打印一个十进制整数值（对应代码中的%d）。注意，printf()函数中的转换说明决定了数据的显示方式，而不是数据的储存方式（见图3.6）。
5. 有符号还是无符号
有此C编译器把char实现为有符号类型，这意味着char可表示的范围是-128到127.而有些C编译器char实现为无符号类型，那么char可表示的范围是0~255.
3.4.4 _Bool类型
C99标准添加了_Bool类型，用于表示布尔值，即逻辑值true 和false。
3.4.5 可移植类型: stdint.h和inttypes.h
C语言提供了许多有用的整数类型。但是，某些类型名在不同系统中的功能不一样，C99新增了两个头文件stdint.h和inttypes.h，以确保C语言的类型在各系统中的功能相同。
C语言为现有类型创建了更多类型名。这些新的类型名定义在stdint.h头文件中。例如,int32_t表示32位有符号号数类型。在使用32位int的系统中，头文件会把int32_t作为int的别名。不同的系统也可以定义相同的类型名。例如，int为16位、long为32位的系统会把int32_t作为long的别名。然后，使用int32_t类型编写程序，并包含stdio.h头文件，编译器会把int或long替换成与当前系统匹配的类型。
精确宽度整数类型(exact-width integer type)
最小宽度类型(minimum width type)
最快最小宽度类型(fastst minimun width type)
字符串宏(例如PRId32)
/* altnames.c --可移植整数类型名*/
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
int main(void)
{
int32_t me32; //me32是一个32位有符号整型变量
me32 = 45933945;
printf("INT_8_MAX : %d\n",INT8_MAX);
printf("INT_8_MAX : %" PRId8 "\n",INT8_MAX);
printf("INT_16_MAX : %d\n",INT16_MAX);
printf("INT_16_MAX : %" PRId16 "\n",INT16_MAX);
printf("INT_32_MAX : %d\n",INT32_MAX);
printf("INT_32_MAX : %" PRId32 "\n",INT32_MAX);
printf("INT_64_MAX : %lld\n",INT64_MAX);
printf("INT_64_MAX : %" PRId64 "\n",INT64_MAX);
printf("INT_LEAST8_MAX : %d\n",INT_LEAST8_MAX);
printf("INT_LEAST8_MAX : %" PRIdLEAST8 "\n",INT_LEAST8_MAX);
printf("INT_LEAST16_MAX : %d\n",INT_LEAST16_MAX);
printf("INT_LEAST16_MAX : %" PRIdLEAST16 "\n",INT_LEAST16_MAX);
printf("INT_FAST32_MAX : %d\n",INT_FAST32_MAX);
printf("INT_FAST32_MAX : %" PRIdFAST32 "\n",INT_FAST32_MAX);
printf("First ,assume int32_t is int:");
printf("me32 = %d\n",me32);
printf("Next,let's not make any assumptions.\n");
printf("Instead,use a \"macro\" from inttypes.h: ");
printf("me32 = %" PRId32 "\n",me32);
return 0;
}程序输出
INT_8_MAX : 127
INT_8_MAX : 127
INT_16_MAX : 32767
INT_16_MAX : 32767
INT_32_MAX : 2147483647
INT_32_MAX : 2147483647
INT_64_MAX : 9223372036854775807
INT_64_MAX : 9223372036854775807
INT_LEAST8_MAX : 127
INT_LEAST8_MAX : 127
INT_LEAST16_MAX : 32767
INT_LEAST16_MAX : 32767
INT_FAST32_MAX : 2147483647
INT_FAST32_MAX : 2147483647
First ,assume int32_t is int:me32 = 45933945
Next,let's not make any assumptions.
Instead,use a "macro" from inttypes.h: me32 = 45933945
3.4.6 float、double和long double
float类型必须至少能表示6位有效数字。
double类型和float类型的最小取值范围相同，但至少必须表示10位有效数字。
long double类型运至少下double类型的精度相同。
1.声明浮点型变量
float noat,jonah;
double trouble;
float planck = 6.63e-34;
long double gnp;
2.浮点型常量
-1.56E+12
2.77e-3
3.14159
.2
4e16
.8E-5
100.
不要在浮点类型常量中间加空格:1.56 E+12 (错误！)
建议使用L后缀，因为字母l和数字1很容易混淆。没有后缀的浮点型常量是double类型。
C99标准添加了一种新的浮点型常量格式------用十六制表示浮点型常量，即在十六进制数前加上十六进制前缀(0x或)X),用p和P分别代替e和E,用2的幂代替10的幂( 即，p计数法)。如下所示:
0xa.1fp10