第2章 數據類型、運算符與表達式

2.1   程序設計概述

一個程序應包括對數據的描述和對數據處理的描述.
        1．對數據的描述,即數據結構.數據結構是計算機學科的核心課程之一,有許多專門著作論述,本課程就不再贅述.
        在C語言中,系統提供的數據結構,是以數據類型的形式出現的.
         2．對數據處理的描述,即計算機算法.算法是為解決一個問題而采取的方法和步驟,是程序的靈魂.為此,著名計算機科學家沃思(Nikiklaus Wirth)提出一個公式：
                數據結構 + 算法 = 程序
        實際上,一個程序除了數據結構和算法外,還必須使用一種計算機語言,并采用結構化方法來表示.
2.2   C語言的數據類型

C語言提供的數據結構,是以數據類型形式出現的.具體分類如下：

1.基本類型

分為整型、實型(又稱浮點型)、字符型和枚舉型四種.

2.構造類型

分為數組類型、結構類型和共用類型三種.

3.指針類型.在第9章中介紹.

4.空類型

C語言中的數據,有常量和變量之分,它們分別屬于上述這些類型.

本章將介紹基本類型中的整型、實型和字符型三種數據.

2.3   常量和變量

2.3.1  常量
     1.常量的概念
     在程序運行過程中,其值不能被改變的量稱為常量.
     2.常量的分類
     (1)整型常量

(2)實型常量

(3)字符常量.

(4)符號常量.

常量的類型,可通過書寫形式來判別.

2.3.2   變量

1.變量的概念

在程序運行過程中,其值可以被改變的量稱為變量.

2.變量的兩個要素

(1)變量名.每個變量都必須有一個名字──變量名,變量命名遵循標識符命名規則.

(2)變量值.在程序運行過程中,變量值存儲在內存中.在程序中,通過變量名來引用變量的值.

３.標識符命名規則

(1)有效字符：只能由字母、數字和下劃線組成,且以字母或下劃線開頭.

(2)有效長度：隨系統而異,但至少前８個字符有效.如果超長,則超長部分被舍棄.

例如,由于student_name和student_number的前８個字符相同,有的系統認為這兩個變量,是一回事而不加區別.

在TC V2.0中,變量名(標識符)的有效長度為１～３２個字符,缺省值為３２.

(3)C語言的關鍵字不能用作變量名.

注意：C語言對英文字母的大小敏感,即同一字母的大小寫,被認為是兩個不同的字符.

習慣上,變量名和函數名中的英文字母用小寫,以增加可讀性.

思考題：在C語言中,變量名total與變量名TOTAL、ToTaL、tOtAl等是同一個變量嗎？

標識符命名的良好習慣──見名知意：

所謂“見名知意”是指,通過變量名就知道變量值的含義.通常應選擇能表示數據含義的英文單詞(或縮寫)作變量名,或漢語拼音字頭作變量名.

例如,name/xm(姓名)、sex/xb(性別)、age/nl(年齡)、salary/gz(工資).

4.變量的定義與初始化

在Ｃ語言中,要求對所有用到的變量,必須先定義、后使用；且稱在定義變量的同時進行賦初值的操作為變量初始化.

(1)變量定義的一般格式

         [存儲類型]  數據類型   變量名[, 變量名2……];

例如,float  radius, length, area;

 (2)變量初始化的一般格式

[存儲類型] 數據類型  變量名[=初值][, 變量名2[=初值2]……];

例如,float radius=2.5,  length, area;  

2.4   整型數據

2.4.1  整型變量
       1.分類
       根據占用內存字節數的不同,整型變量又分為４類：

(1)基本整型(類型關鍵字為int).

(2)短整型(類型關鍵字為short  [int]).

(3)長整型(類型關鍵字為long  [int]).

(4)無符號整型.無符號型又分為無符號基本整型(unsigned  [int])、無符號短整型(unsigned  short)和無符號長整型(unsigned  long)三種,只能用來存儲無符號整數.

2.占用內存字節數與值域
        上述各類型整型變量占用的內存字節數,隨系統而異.在16位操作系統中,一般用２字節表示一個int型變量,且long型(４字節)≥int型(２字節)≥short型(２字節).

顯然,不同類型的整型變量,其值域不同.占用內存字節數為n的(有符號)整型變量,其值域為：-2n*8-1~(2n*8-1-1)；無符號整型變量的值域為：0~(2n*8-1).
        例如,PC機中的一個int型變量,其值域為-22*8-1~(22*8-1-1),即-32768~32767；一個unsigned型變量的值域為：0~(22*8-1),即0~65535.

        2.4.2   整型常量

１.三種表示形式

整型常量即整常數,在Ｃ語言中可用三種形式表示：

(1)十進制.例如10、36.

(2)八進制(以數字０開頭).例如012.

(3)十六進制(以數字０+小寫字母x開頭).例如0x36.

２.分類

(1)基本整型.在16位機中,用2字節存儲,其數據范圍與int型變量一樣.

(2)長整型(在數值后面加“L(l)”).對超出基本整型值域的整型常量,可使用長整型常量表示,其取值范圍可達-２３１-(２３１-１).例如,123l、315Ｌ等.

３.類型匹配規則

類型匹配規則為：一個整型常量,可以賦給能容納下其值的整型變量.

例如,其值在-２１５--(２１５-１)的整型常量,可以賦給int型變量和long int型變量；其值在-２３１--(２３１-１)的整型常量,就只能賦給long int型變量.

 注意：常量無unsigned型.但一個非負整型常量,只要它的值不超過相應變量的值域(即取值范圍),也可以賦給unsigned型變量.

2.5  實型數據

2.5.1  實型變量
      Ｃ語言的實型變量,分為兩種：
    (1)單精度型.類型關鍵字為float,一般占４字節(３２位)、提供７位有效數字.
    (2)雙精度型.類型關鍵字為double,一般占８個字節、提供15~16位有效數字.

2.5.2  實型常量
      １.表示形式
實型常量即實數,在Ｃ語言中又稱浮點數,其值有兩種表達形式：
       (1)十進制形式.例如3.14、9.8.  

(2)指數形式：<尾數>E(e)<整型指數>.例如3.0Ｅ+5等.
       ２.關于類型
        實型常量不分float型和double型.一個實型常量,可以賦給一個實型變量(float型或double型).

2.6  字符型數據

2.6.1  字符常量

1.字符常量的定義

用一對單引號括起來的單個字符,稱為字符常量.

例如,‘A’、‘１’、‘＋’等.

2.轉義字符

Ｃ語言還允許使用一種特殊形式的字符常量,就是以反斜杠“\ ”開頭的轉義字符.
        注意：如果反斜杠或單引號本身作為字符常量,必須使用轉義字符：‘\\’、‘\’‘.

[案例2.1] 用轉義字符輸出可打印字符和不可打印字符.
      /*案例代碼文件名：AL2_1.C*/
        /*程序功能：用轉義字符輸出可打印字符和不可打印字符*/
main()
           { printf(“\x4F\x4B\x21\n”);   /* 等價于printf(“OK!\n”); */
              printf(“\x15  \xAB\n”);
           }

程序運行結果如下：
        ＯＫ！
       §  ?                                                                                       [程序演示] 
 

2.6.2  字符變量

字符變量的類型關鍵字為char,一般占用1字節內存單元.

1.變量值的存儲
        字符變量用來存儲字符常量.將一個字符常量存儲到一個字符變量中,實際上是將該字符的ASCII碼值(無符號整數)存儲到內存單元中.

例如,

char ch1, ch2;           /*定義兩個字符變量：ch1,ch2*/

ch1=’a’; ch2=’b’; /*給字符變量賦值*/

2.特性

字符數據在內存中存儲的是字符的ASCII碼── 一個無符號整數,其形式與整數的存儲形式一樣(如圖2-4所示),所以Ｃ語言允許字符型數據與整型數據之間通用.

(1)一個字符型數據,既可以字符形式輸出,也可以整數形式輸出.
        [案例2.2] 字符變量的字符形式輸出和整數形式輸出.
       /*案例代碼文件名：AL2_2.C*/
         /*程序功能：用字符形式和整數形式輸出字符變量*/
         main()
             { char ch1,ch2;
                ch1='a'; ch2='b'; 

printf(“ch1=%c,ch2=%c\n”,ch1,ch2);
                printf(“ch1=%d,ch2=%d\n”,ch1,ch2);
             }
         程序運行結果：
         ch1=a,ch2=b
         ch1=97,ch2=98     

(2)允許對字符數據進行算術運算,此時就是對它們的ASCII碼值進行算術運算.


       [案例2.3] 字符數據的算術運算.
      /*案例代碼文件名：AL2_3.C*/
        /*程序功能：字符數據的算術運算*/
        main()
           { char ch1,ch2;
              ch1=‘a’; ch2=‘B’;
              /*字母的大小寫轉換*/
              printf(“ch1=%c,ch2=%c\n”,ch1-32,ch2+32);
              /*用字符形式輸出一個大于256的數值*/
             printf("ch1+200=%d\n", ch1+200);
             printf("ch1+200=%c\n", ch1+200);
             printf("ch1+256=%d\n", ch1+256);
             printf("ch1+256=%c\n", ch1+256);
          }

程序運行結果：

ch1=A,ch2=b

ch1+200=297

ch1+200=)

ch1+256=353

ch1+256=a                                  [程序演示]

思考題：用字符形式輸出一個大于256的數值,會得到什么結果？

2.6.3  字符串常量

1.字符串常量的概念和字符串長度

字符串常量是用一對雙引號括起來的若干字符序列.

字符串中字符的個數稱為字符串長度.長度為0的字符串(即一個字符都沒有的字符串)稱為空串,表示為“ ” (一對緊連的雙引號).

例如,“How do you do.”、“Good morning.”等,都是字符串常量,其長度分別為14和13(空格也是一個字符).
        如果反斜杠和雙引號作為字符串中的有效字符,則必須使用轉義字符.

例如：(1)C:\msdos\v6.22  → "C:\\msdos\\v6.22"
                        (2)I say:"Goodbye!"  →  "I say:\"Goodbye!\"“

2.字符串的存儲

C語言規定：在存儲字符串常量時,由系統在字符串的末尾自動加一個‘\0’作為字符串的結束標志.

注意：在源程序中書寫字符串常量時,不必加結束字符‘\0’,否則畫蛇添足. 
        如果有一個字符串為“CHINA”,則它在內存中的實際存儲如下所示：

最后一個字符'\0'是系統自動加上的,它占用６字節而非５字節內存空間.

綜上所述,字符常量'A'與字符串常量"A"是兩回事：

(1)定界符不同：字符常量使用單引號,而字符串常量使用雙引號；

(2)長度不同：字符常量的長度固定為1,而字符串常量的長度,可以是0,也可以是某個整數；

(3)存儲要求不同：字符常量存儲的是字符的ASCII碼值,而字符串常量,除了要存儲有效的字符外,還要存儲一個結束標志’\0’.

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