C语言初阶——1.基本数据类型
1. 数据类型
数值类型分为整型(整数)和浮点型(小数)。按照表示数字范围的从大到小
- 整数分为五类：字符型(
char)、短整型(short)、整型(int)、长整型(long)和长长整型(long long) - 浮点型分三类：单精度型(
float)、双精度型(double)和长双精度型(long double)
1.1 获取类型大小
关键字sizeof：查看变量或者类型大小
int n;
printf("%d",sizeof(int));
printf("%d",sizeof(n));
上面的括号不是必须的，但是建议带上。所以也可以如下表示：
int n;
printf("%d",sizeof int);
printf("%d",sizeof n);
2.2 各种类型的大小
printf("sizeof(char)=%d\n",sizeof(char));
printf("sizeof(short)=%d\n",sizeof(short));
printf("sizeof(int)=%d\n",sizeof(int));
printf("sizeof(long)=%d\n",sizeof(long));
printf("sizeof(long long)=%d\n",sizeof(long long));
printf("sizeof(float)=%d\n",sizeof(float));
printf("sizeof(double)=%d\n",sizeof(double));
printf("sizeof(long double)=%d\n",sizeof(long double));
在编译命令加上选项-m32再试一下。
通常有些类型大小并不是固定的，计算机硬件、操作系统和编译器都会影响类型的大小。通常类型大小有如下规律：
char < short < int < float < double
int <= long <= long long
在常用的计算机硬件和操作系统中，各种类型的大小如下表所示：
2.3 字节
sizeof获得数据的单位是Byte(字节)。Byte(字节)是计量存储容量的一种计量单位，一个字节是8位二进制，可容纳256个数字。一个ASCII字符就是一个字节。
除了Byte(字节)，还有其他常用存储容量单位
| NO. | 单位 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | bit(比特/位) | 计算机中的最小数据单位，1个Byte(字节)=8个bit(比特/位) |
| 2 | word(字) | 计算机CPU一次操作处理实际数据最大位数，我们常说的32/64位就是计算机的字。 |
| 3 | KB | 1KB=1024B |
| 4 | MB | 1MB=1024KB |
| 5 | GB | 1GB=1024MB |
| 6 | TB | 1TB=1024GB |
有时，我们用
B表示Byte(字节)，用b表示bit(比特/位)，注意两者区别。
2.4 输入输出格式化
| No. | 类型 | 占位符 |
|---|---|---|
| 1 | char |
%c |
| 2 | short |
%hd |
| 3 | int |
%d |
| 4 | long |
%ld |
| 5 | long long |
%lld |
| 6 | float |
%f |
| 7 | double |
%lf |
| 8 | long double |
%Lf |
double的输入占位符必须是
%lf，输出占位符可以是%f。
2. 整数类型
2.1 表示范围
每种数据类型大小不同，各自表示数据范围也不同。下面的常用类型的范围。
| No. | 类型 | 数字范围 | 表示 |
|---|---|---|---|
| 1 | char |
-128~127 |
-27~27-1 |
| 2 | short |
-32 768~32 767 约（-3万 ~ +3万） |
-215~215-1 |
| 3 | int |
-2 147 483 648~2 147 483 647 约（-21亿 ~ +21亿） |
-231~231-1 |
| 4 | long long |
-9 223 372 036 854 775 808~9 223 372 036 854 775 807 约（-1020亿~ +1020亿） |
-263~263-1 |
上面的是通常范围(32位下)，实际上有些情况略有出入。总之，类型的表示范围与类型大小存在如下关系：
其中，n是类型大小(bit)。
2.2 无符号整型
在一些特殊情况下，数据只用0和整数，不存在负数，这时可以使用无符号整型unsigned。无符号整型只是在原来的整型前加上关键字unsigned。因为没有负数，所以数值的表示范围扩大了一倍。
| No. | 类型 | 数字范围 | 表示 |
|---|---|---|---|
| 1 | unsigned char |
0~255 | 0~28-1 |
| 2 | unsigned short |
0~65 535约+6万 | 0~216-1 |
| 3 | unsigned int |
0~4 294 967 295约+43亿 | 0~232-1 |
| 4 | unsigned long long |
0~18 446 744 073 709 551 615 | 0~264-1 |
类型的表示范围与类型大小存在如下关系：
其中，n是类型大小(bit)。
输入输出无符号整型格式
| No. | 类型 | 占位符 |
|---|---|---|
| 1 | char |
%u |
| 2 | short |
%hu |
| 3 | int |
%u |
| 4 | long |
%lu |
| 5 | long long |
%llu |
2.3 整型类型选择
整型类型很多，通常遵循下面的使用规则：
- 大多数情况下使用int。
- 如果int范围不够，使用long long。
- 避免使用long。
- 谨慎使用unsigned。
3. 浮点类型
3.1 浮点数的范围
运行下面程序，分析执行结果：
#include <stdio.h>
int main(){
printf("1.0/0.0 = %f\n",1.0/0.0);
printf("-1.0/0.0 = %f\n",-1.0/0.0);
printf("0.0/0.0 = %f\n",0.0/0.0);
return 0;
}
当浮点数超出可表示的范围，会有如下值。
| No. | 输出 | 含义 |
|---|---|---|
| 1 | inf |
表示正无穷大 |
| 2 | -inf |
表示负无穷大 |
| 3 | nan |
不存在 |
3.2 浮点数的精度
- 设计上的精度问题
运行下面程序，分析执行结果：
#include <stdio.h>
int main(){
float f = 123456789.0;
double d = 123456789.0;
printf("f=%f\n" ,f);
printf("d=%lf\n",d);
return 0;
}
计算机浮点数存在精度问题。
| No. | 类型 | 数字范围 | 有效数字 |
|---|---|---|---|
| 1 | float |
-3.4E+38~3.4E+38 |
6~7 |
| 2 | double |
-1.7E-308～1.7E+308 |
15~16 |
| 3 | long double |
-1.2E-4932~1.2E+4932 |
18~19 |
注意：浮点类型没有无符号unsigned类型。
- 运算中的精度问题
运行下面程序，分析执行结果：
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
printf("%f - %f = %f\n", a,b,c);
return 0;
}
上面结果看似正确，把程序改成如下：
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
if(c == 1.2){
printf("%f == 1.2",c);
}else{
printf("%f != 1.2",c);
}
return 0;
}
以7位有效数组打印运算结果。
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
printf("%.7f - %.7f = %.7f\n", a,b,c);
return 0;
}
发现运算中存在精度缺失。
如何比较浮点数？使用最小误差。
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
if(fabs(c - 1.2) < 0.000001){
printf("%f == 1.2\n",c);
}else{
printf("%f != 1.2\n",c);
}
return 0;
}
在误差范围内认为相等。即绝对值差小于精度最小值。
float浮点数误差通常为1-6(6位有效数字)。
double浮点数误差通常为1-15(15位有效数字)。
3.3 浮点类型选择
浮点类型有三种，通常遵循下面的使用规则：
大多数情况下使用double。
尽量不要使用float。
过程运算可以使用long double。
问题
- 既然浮点数这么不准确，为什么还需要？
浮点数通过损失精度，获取更大的表示范围。 - 试一试：整数除以零会有什么结果
#include <stdio.h>
int main(){
printf("1/0 = %d\n",1/0);
return 0;
}
4. 字符类型
字符类型是一个特殊类型，是整型的一种。使用单引号表示字符字面量，例如：字母'a'、数字'1'、空字符' '、转义字符\n。
通常使用%c作为格式化占位符输入输出，有时也可以使用%d输出字符对应ASCII编码。
- 打印字符
#include <stdio.h>
int main(){
char n='1';
printf("%c\n%d\n",c,c);
return 0;
}
4.1 ASCII编码
ASCII编码使用7 位二进制数（剩下的1位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0 到9、标点符号， 以及在美式英语中使用的特殊控制字符。
ASCII表的特点：
- 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。
C语言中字符即数字。
printf("%d\n",'a');
printf("%c\n",97);
4.2 运算
- 字符类型可以像整型一样参与运算。
例如：
#include <stdio.h>
int main(){
char a='a';
printf("%c\n%c\n",a,a+1);
return 0;
}
字符类型操作含义：
- 一个字符加上一个数字得到ASCII表中对应新字符。
- 两个字符
相减，得到这两个字符在表中的距离。
实例：
- 分别打印出26个大写字母和小写字母。
- 把一个字符串整型数字转化成整型数字。例如："1234"转发成1234。(‘1’-‘0’==49-48=1)
- 判断一个字符串是否存在满足标识符命名规则。
- 大小写转换（‘a’-‘A’==32）
4.3 转义字符/逃逸字符
在ASCII表中，除了常见的字符(如：大小写字母、数字等)，还包含一些无法打印出来的控制字符或特殊字符。这些字符以反斜线\开头，后面接着一个字符，这种字符被称作转义字符或逃逸字符。
- 常用的转义字符/逃逸字符
| 字符 | 含义 | 字符 | 含义 |
|---|---|---|---|
\' |
单引号 | \" |
双引号 |
\r |
回车 | \n |
换行 |
\b |
退格符 | \f |
翻页符 |
\t |
表格符 | \\ |
反斜线符 |
5. 布尔类型
在C99中新增bool类型表示逻辑值，它只有两种值(true和false)。使用前需要加上头文件stdbool.h。
6. 数据转换
6.1 自动类型转换
当运算符左右两边操作数的类型不一致时，会自动转换成较大类型。
- 整型：
char→short→int→long→long long - 浮点型：
int→float→double→long double
6.2 强制类型转换
当把一个较大的类型转换成较小的类型，需要强制转换。
强制转换语法
(转换后的类型)值
例如：
printf("%d\n",(int)3.14);
有时，整型转浮点型也需要强制转换。
例如：
printf("%f\n",(double)1/2);
其中，浮点数转整数采用的是截断方式。
