C语⾔数据类型和变量

1.数据类型介绍

C语言提供了丰富的数据类型来描述⽣活中的各种数据。
使用整型类型来描述整数，使用字符类型来描述字符，使用浮点型类型来描述小数。
所谓“类型”，就是相似的数据所拥有的共同特征，编译器只有知道了数据的类型，才知道怎么操作数据.。
下⾯盘点⼀下C语⾔提供的各种数据类型，本章节主要探讨内置数据类型。

1.1 字符型

1.2 整型

1.3 浮点型

1.4 布尔类型

C语⾔原来并没有为布尔值单独设置⼀个类型，⽽是使⽤整数 0 表⽰假，⾮零值表⽰真。

在 C99 中也引⼊了 布尔类型 ，是专⻔表⽰真假的。

_Bool

布尔类型的使⽤得包含头⽂件 <stdbool.h>
布尔类型变量的取值是：true或者false.

代码演示：

1.5 各种数据类型的长度

每⼀种数据类型都有⾃⼰的⻓度，使⽤不同的数据类型，能够创建出⻓度不同的变量，变量⻓度的不同，存储的数据范围就有所差异。

1.5.1 sizeof操作符

sizeof 是⼀个关键字，也是操作符，专门用来计算sizeof操作符数的类型长度的，单位是字节
sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可是变量或者表达式。

注意：

• sizeof 的操作数如果不是类型，是表达式的时候，可以省略掉后边的括号的。
• sizeof 后边的表达式是不真实参与运算的，根据表达式的类型来得出大小。
• sizeof 的计算结果是 size_t 类型的。

代码测试：

1.5.2 数据类型长度

在VS2022 X64配置下的输出：

C语言规定 sizeof(long) >= sizeof(int)

1.5.3 sizeof中表达式不计算

sizeof 在代码进⾏编译的时候，就根据表达式的类型确定了，类型的常⽤，⽽表达式的执⾏却要在程序运⾏期间才能执⾏，在编译期间已经将sizeof处理掉了，所以在运⾏期间就不会执行表达式了。

2. signed 和 unsigned

• C语言使用 signed 和 unsigned 关键字修饰字符型和整型类型的。
• signed 关键字，表⽰⼀个类型带有正负号，包含负值；
• unsigned 关键字，表⽰该类型不带有正负号，只能表⽰零和正整数。
• 对于 int 类型，默认是带有正负号的，也就是说 int 等同于 signed int 。
• 由于这是默认情况，关键字 signed ⼀般都省略不写，但是写了也不算错。

int 类型也可以不带正负号，只表⽰⾮负整数。这时就必须使⽤关键字 unsigned 声明变量。

整数变量声明为 unsigned 的好处是，同样⻓度的内存能够表⽰的最⼤整数值，增⼤了⼀倍。
⽐如，16位的 signed short int 的取值范围是：-32768~32767，最⼤是32767；⽽unsigned short int 的取值范围是：0~65535，最⼤值增⼤到了65,535。32位的 signed int 的取值范围可以参看 limits.h 中给出的定义。
下⾯的定义是VS2022环境中，limits.h中相关定义。

• unsigned int ⾥⾯的 int 可以省略，所以上⾯的变量声明也可以写成下⾯这样。

• 字符类型 char 也可以设置 signed 和 unsigned 。

注意：

• C语⾔规定 char 类型默认是否带有正负号，由当前系统决定。
• 这就是说， char 不等同于 signed char ，它有可能是 signed char ，也有可能是unsigned char 。
• 这⼀点与 int 不同， int 就是等同于 signed int 。

3. 数据类型的取值范围

上述的数据类型很多，尤其数整型类型就有short、int、long、long long四种，为什么呢？
其实每⼀种数据类型有⾃⼰的取值范围，也就是存储的数值的最⼤值和最⼩值的区间，有了丰富的类型，我们就可以在适当的场景下去选择适合的类型。如果要查看当前系统上不同数据类型的极限值：

• limits.h ⽂件中说明了整型类型的取值范围。
• float.h 这个头⽂件中说明浮点型类型的取值范围。

为了代码的可移植性，需要知道某种整数类型的极限值时，应该尽量使⽤这些常量。

4. 变量

4.1 变量的创建

了解清楚了类型，我们使⽤类型做什么呢？类型是⽤来创建变量的。
什么是变量呢？C语⾔中把经常变化的值称为变量，不变的值称为常量。
变量创建的语法形式是这样的：


变量在创建的时候就给⼀个初始值，就叫初始化。
局部变量如果不初始化，编译器默认给的是随机值。

4.2 变量的分类

• 全局变量：在⼤括号外部定义的变量就是全局变量
  全局变量的使⽤范围更⼴，整个⼯程中想使⽤，都是有办法使⽤的。

• 局部变量：在⼤括号内部定义的变量就是局部变量
  局部变量的使⽤范围是⽐较局限，只能在⾃⼰所在的局部范围内使⽤的。

例子：


如果局部和全局变量，名字相同呢？

其实当局部变量和全局变量同名的时候，局部变量优先使⽤。

全局变量和局部变量在内存中存储在哪⾥呢？
⼀般我们在学习C/C++语⾔的时候，我们会关注内存中的三个区域：栈区、堆区、静态区。

• 局部变量是放在内存的栈区
• 全局变量是放在内存的静态区
• 堆区是⽤来动态内存管理的（后期会介绍）

5. 算术操作符：+、-、*、/、%

C语⾔中有⼀组操作符叫：算术操作符。分别是： + - * \ % ，这些操作符都是双⽬操作符。
注：操作符也被叫做：运算符，是不同的翻译，意思是⼀样的。

5.1 + 和 -

用来完成加法和减法
他们共同点都是有2个操作数的，位于操作符两端的就是它们的操作数，这种操作符也叫双⽬操作符。

5.2 *

运算符 * ⽤来完成乘法。

5.3 /

运算符 / ⽤来完成除法。

• 除号的两端如果是整数，执⾏的是整数除法，得到的结果也是整数，只会返回整数部分，丢弃⼩数部分。
• 如果希望得到浮点数的结果，两个运算数必须⾄少有⼀个浮点数，这时C语⾔就会进⾏浮点数除法。

再看⼀个例⼦：

上⾯的代码，你可能觉得经过运算， score 会等于 25 ，但是实际上 score 等于 0 。这是因为
score / 20 是整除，会得到⼀个整数值 0 ，所以乘以 100 后得到的也是 0 。
为了得到预想的结果，可以将除数 20 改成 20.0 ，让整除变成浮点数除法。

5.4 %

运算符 % 表⽰求模运算，即返回两个整数相除的余值。这个运算符只能⽤于整数，不能⽤于浮点数。

负数求模的规则是，结果的正负号由第⼀个运算数的正负号决定。

上⾯⽰例中，第⼀个运算数的正负号（ 11 或 -11 ）决定了结果的正负号。

6. 赋值操作符：=和复合赋值

在变量创建的时候给⼀个初始值叫初始化，在变量创建好后，再给⼀个值，这叫赋值。

赋值操作符 = 是⼀个随时可以给变量赋值的操作符。

6.1 连续赋值

赋值操作符也可以连续赋值，如：

C语⾔虽然⽀持这种连续赋值，但是写出的代码不容易理解，建议还是拆开来写，这样⽅便观察代码的执⾏细节。
上述代码可以这样拆，如下：

6.2 复合赋值符

在写代码时，我们经常可能对⼀个数进⾏⾃增、⾃减的操作，如下代码：

这样代码C语⾔给提供了更加⽅便的写法：

C语⾔中提供了复合赋值符，⽅便我们编写代码，这些赋值符有：

7. 单⽬操作符：++、–、+、-

前⾯介绍的操作符都是双⽬操作符，有2个操作数的。C语⾔中还有⼀些操作符只有⼀个操作数，被称为单⽬操作符。 ++、–、+(正)、-(负) 就是单⽬操作符的。

7.1 ++和–

++是⼀种⾃增的操作符，⼜分为前置++和后置++，–是⼀种⾃减的操作符，也分为前置–和后置–.

7.1.1 前置++

计算⼝诀：先+1，后使用；

7.1.2 后置++

计算⼝诀：先使用，后+1

7.1.3 前置–

计算⼝诀：先-1，后使用

7.1.4 后置–

计算⼝诀：先使用，后-1

7.2 + 和 -

• 这⾥的+是正号，- 是负号，都是单⽬操作符。
• 运算符 + 对正负值没有影响，是⼀个完全可以省略的运算符，但是写了也不会报错。

• 运算符 - ⽤来改变⼀个值的正负号，负数的前⾯加上 - 就会得到正数，正数的前⾯加上 - 会得到负数。

8. 强制类型转换

在操作符中还有⼀种特殊的操作符是强制类型转换，语法形式很简单，形式如下：

请看代码：

为了消除这个警告，我们可以使⽤强制类型转换：


俗话说，强扭的⽠不甜，我们使⽤强制类型转换都是万不得已的时候使⽤，如果不需要强制类型转化就能实现代码，这样⾃然更好的。

9. scanf和printf介绍

9.1 printf

9.1.1 基本⽤法

• printf() 的作⽤是将参数⽂本输出到屏幕。它名字里面的 f 代表 format （格式化），表示可以定制输出⽂本的格式。
• printf() 是在标准库的头⽂件 stdio.h 定义的。使⽤这个函数之前，必须在源码⽂件头部引⼊这个头⽂件。

9.1.2 占位符

printf() 可以在输出⽂本中指定占位符。
所谓“占位符”，就是这个位置可以⽤其他值代⼊。

上⾯⽰例中， There are %d apples\n 是输出⽂本，⾥⾯的 %d 就是占位符，表⽰这个位置要
⽤其他值来替换。占位符的第⼀个字符⼀律为百分号 % ，第⼆个字符表⽰占位符的类型， %d 表⽰这⾥代⼊的值必须是⼀个整数。，printf() 的第二个参数就是替换占位符的值，上⾯的例⼦是整数 3 替换 %d 。执⾏后的输出结果就是 There are 3 apples 。
常⽤的占位符除了 %d ，还有 %s 表⽰代⼊的是字符串。

上⾯⽰例中， %s 表⽰代⼊的是⼀个字符串，所以 printf() 的第⼆个参数就必须是字符串，这个例⼦是 zhangsan 。执⾏后的输出就是 zhangsan will come tonight。
输出⽂本⾥⾯可以使⽤多个占位符。

上⾯⽰例中，输出⽂本 %s says it is %d o’clock 有两个占位符，第⼀个是字符串占位
符 %s ，第⼆个是整数占位符 %d ，分别对应 printf() 的第⼆个参数（ lisi ）和第三个参数
（ 21 ）。执⾏后的输出就是 lisi says it is 21 o’clock 。

printf() 参数与占位符是⼀⼀对应关系，如果有 n 个占位符， printf() 的参数就应该有 n +
1 个。如果参数个数少于对应的占位符， printf() 可能会输出内存中的任意值。

9.1.3 占位符列举

printf() 的占位符有许多种类，与C语⾔的数据类型相对应。下⾯按照字⺟顺序，列出常⽤的占位符，⽅便查找。

9.1.4.1 限定宽度

printf() 允许限定占位符的最⼩宽度。

• 上⾯⽰例中， %5d 表⽰这个占位符的宽度⾄少为5位。如果不满5位，对应的值的前⾯会添加空格。输出的值默认是右对⻬，即输出内容前⾯会有空格；
• 如果希望改成左对⻬，在输出内容后⾯添加空格，可以在占位符的 % 的后⾯插⼊⼀个 - 号。
  
  对于⼩数，这个限定符会限制所有数字的最⼩显⽰宽度。
  
  上⾯⽰例中， %12f 表⽰输出的浮点数最少要占据12位。由于⼩数的默认显⽰精度是⼩数点后6位，所以 123.45 输出结果的头部会添加2个空格。

9.1.4.2 总是显⽰正负号

默认情况下， printf() 不对正数显⽰ + 号，只对负数显⽰ - 号。如果想让正数也输出 + 号，可
以在占位符的 % 后⾯加⼀个 + 。

上⾯⽰例中， %+d 可以确保输出的数值，总是带有正负号。

9.1.4.3 限定⼩数位数

输出⼩数时，有时希望限定⼩数的位数。举例来说，希望⼩数点后⾯只保留两位，占位符可以写成 %.2f 。

这种写法可以与限定宽度占位符，结合使⽤。

上⾯⽰例中， %6.2f 表⽰输出字符串最⼩宽度为6，⼩数位数为2。所以，输出字符串的头部有两个空格。
最⼩宽度和⼩数位数这两个限定值，都可以⽤ * 代替，通过 printf() 的参数传⼊。

上⾯⽰例中， %*.*f 的两个星号通过 printf() 的两个参数 6 和 2 传⼊。

9.1.4.4 输出部分字符串

%s 占位符⽤来输出字符串，默认是全部输出。如果只想输出开头的部分，可以⽤ %.[m]s 指定输出的⻓度，其中 [m] 代表⼀个数字，表⽰所要输出的⻓度。

上⾯⽰例中，占位符 %.5s 表⽰只输出字符串“helloworld”的前5个字符，即“hello”。

9.2 scanf

当我们有了变量，我们需要给变量输⼊值就可以使⽤ scanf 函数，如果需要将变量的值输出在屏幕上的时候可以使⽤ prinf 函数，下⾯看⼀个例⼦：

画图演⽰：

注：标准输⼊⼀般指的就是键盘，标准输出⼀般指的就是屏幕
那接下来我们介绍⼀下 scanf 函数。

9.2.1 基本⽤法

scanf() 函数⽤于读取⽤⼾的键盘输⼊。
程序运⾏到这个语句时，会停下来，等待⽤⼾从键盘输⼊。
⽤⼾输⼊数据、按下回⻋键后， scanf() 就会处理⽤⼾的输⼊，将其存⼊变量。
它的原型定义在头⽂件 stdio.h 。
scanf() 的语法跟 printf() 类似。

• 它的第⼀个参数是⼀个格式字符串，⾥⾯会放置占位符（与 printf() 的占位符基本⼀致），告诉编译器如何解读⽤⼾的输⼊，需要提取的数据是什么类型。
• 这是因C语⾔的数据都是有类型的， scanf() 必须提前知道⽤⼾输⼊的数据类型，才能处理数据。
• 它的其余参数就是存放⽤⼾输⼊的变量，格式字符串⾥⾯有多少个占位符，就有多少个变量。
• 上⾯示例中， scanf() 的第⼀个参数 %d ，表⽰用户输⼊的应该是⼀个整数。 %d 就是⼀个占位符， % 是占位符的标志， d 表⽰整数。第⼆个参数 &i 表⽰，将⽤户从键盘输⼊的整数存⼊变量i

下⾯是⼀次将键盘输⼊读⼊多个变量的例⼦。

scanf() 处理数值占位符时，会⾃动过滤空⽩字符，包括空格、制表符、换⾏符等。
所以，用户输⼊的数据之间，有⼀个或多个空格不影响 scanf() 解读数据。另外，用户使⽤回⻋键，将输⼊分成⼏⾏，也不影响解读。

上⾯⽰例中，⽤⼾分成四⾏输⼊，得到的结果与⼀⾏输⼊是完全⼀样的。每次按下回⻋键以后，scanf() 就会开始解读，如果第⼀⾏匹配第⼀个占位符，那么下次按下回⻋键时，就会从第⼆个占位符开始解读。

• scanf() 处理⽤⼾输⼊的原理是，⽤⼾的输⼊先放⼊缓存，等到按下回⻋键后，按照占位符对缓存进⾏解读。
• 解读⽤⼾输⼊时，会从上⼀次解读遗留的第⼀个字符开始，直到读完缓存，或者遇到第⼀个不符合条件的字符为⽌。

• 上⾯⽰例中， scanf() 读取⽤⼾输⼊时， %d 占位符会忽略起⾸的空格，从 - 处开始获取数据，读取到 -13 停下来，因为后⾯的 . 不属于整数的有效字符。这就是说，占位符 %d 会读到 -13 。
• 第⼆次调⽤ scanf() 时，就会从上⼀次停⽌解读的地⽅，继续往下读取。这⼀次读取的⾸字符是 . ，由于对应的占位符是 %f ，会读取到 .45e12 ，这是采⽤科学计数法的浮点数格式。后⾯的# 不属于浮点数的有效字符，所以会停在这⾥。

下面是一个换算：

由于 scanf() 可以连续处理多个占位符，所以上⾯的例⼦也可以写成下⾯这样。

9.2.2 scanf的返回值

scanf() 的返回值是⼀个整数，表⽰成功读取的变量个数。
如果没有读取任何项，或者匹配失败，则返回 0 。如果在成功读取任何数据之前，发⽣了读取错误或者遇到读取到⽂件结尾，则返回常量EOF。

如果输⼊2个数后，按 ctrl+z ，提前结束输⼊：

如果⼀个数字都不输⼊，直接按3次 ctrl+z ,输出的r是-1，也就是EOF。

9.2.3 占位符

scanf() 常⽤的占位符如下，与 printf() 的占位符基本⼀致。

• 上⾯所有占位符之中，除了 %c 以外，都会⾃动忽略起⾸的空⽩字符。 %c 不忽略空⽩字符，总是返回当前第⼀个字符，⽆论该字符是否为空格。
  
  

• 如果要强制跳过字符前的空⽩字符，可以写成 scanf(" %c", &ch) ，即 %c 前加上⼀个空格，表⽰跳过零个或多个空⽩字符。
  

• 下⾯要特别说⼀下占位符 %s ，它其实不能简单地等同于字符串。它的规则是，从当前第⼀个⾮空⽩字符开始读起，直到遇到空⽩字符（即空格、换⾏符、制表符等）为⽌。
  

• 因为 %s 不会包含空⽩字符，所以⽆法⽤来读取多个单词，除⾮多个 %s ⼀起使⽤。这也意味着，scanf() 不适合读取可能包含空格的字符串，⽐如书名或歌曲名。另外， scanf() 遇到 %s 占位符，会在字符串变量末尾存储⼀个空字符 \0 。

• scanf() 将字符串读⼊字符数组时，不会检测字符串是否超过了数组⻓度。所以，储存字符串时，很可能会超过数组的边界，导致预想不到的结果。为了防⽌这种情况，使⽤ %s 占位符时，应该指定读⼊字符串的最⻓⻓度，即写成 %[m]s ，其中的 [m] 是⼀个整数，表⽰读取字符串的最⼤⻓度，后⾯的字符将被丢弃。
  

• 上⾯⽰例中， arr是⼀个⻓度为20的字符数组， scanf() 的占位符 %19s 表⽰最多读取⽤⼾输⼊的19个字符，后⾯的字符将被丢弃，这样就不会有数组溢出的⻛险了。

9.2.4 赋值忽略符

有时，⽤⼾的输⼊可能不符合预定的格式。

1. 下⾯⽰例中，如果⽤⼾输⼊ 2024-6-26 ，就会正确解读出年、⽉、⽇。问题是⽤⼾可能输⼊其他格式，⽐如 2024\6\26 ，这种情况下， scanf() 解析数据就会失败。
   测试用例如下：
   
   

2. 为了避免这种情况， scanf() 提供了⼀个赋值忽略符 * 。只要把 * 加在任何占位符的百分号后⾯，该占位符就不会返回值，解析后将被丢弃。
   
   上⾯⽰例中， %*c 就是在占位符的百分号后⾯，加⼊了赋值忽略符 * ，表⽰这个占位符没有对应的变量，解读后不必返回。
   完