C语言进阶之路-基本数据小怪篇

一、学习目标：

二、数据基本类型

整型

浮点型 / 实型

字符

字符串

布尔型数据

三、重要的杂七杂八知识点

常量与变量

标准输入

sizeof运算符：

类型转换

数据类型的本质

整型数据尺寸

可移植性整型

拿下第一个C语言程序

总结

一、学习目标：

知识点：

一文掌握 C 语基础数据类型
掌握常量变量运用、输入输出等操作
简单了解内存大小计算和类型转换

二、数据基本类型

整型

概念：表达整数类型的数据
语法：

int a = 123;

// 定义了一个专门用来存储整数的变量a

需要注意的地方：

int 的本意是 integer，即整数的意思
int a 代表在内存中开辟一块小区域，称为 a，用来存放整数，a 一般被称为变量。
变量 a 所占内存大小，在不同的系统中是不一样的，64位 32 位系统典型的大小是4个字节
变量 a 有固定的大小，因此也有取值范围，典型的范围是：-2147483648到2147483647

整型修饰符
short：用来缩短整型变量的尺寸，减少取值范围并节省内存，称为短整型
long：用来增长整型变量的尺寸，增大取值范围并占用更多内存，称为长整型
long long：用来增长整型变量的尺寸，增大取值范围并占用更多内存，称为长长整型
unsigned：用来去除整型变量的符号位，使得整型变量只能表达非负整数

short int a; // 短整型 
long int b; // 长整型 
long long int c; // 长长整型 
unsigned int e; // 无符号整型 
unsigned short int f; // 无符号短整型 
unsigned long int g; // 无符号长整型 
unsigned long long int h; // 无符号长长整型

使用整型修饰符后，关键字 int 可以被省略：

short a; // 短整型 
long b; // 长整型 
long long c; // 长长整型 
unsigned e; // 无符号整型 
unsigned short f; // 无符号短整型 
unsigned long g; // 无符号长整型 
unsigned long long h; // 无符号长长整型

符号位：
有符号的整型数据，首位（最高位）为符号位，0表示正数，1表示负数。
无符号的整形数据，没有符号位。
编码形式：
原码：正数直接使用二进制来表达，比如a=100，在内存中是 00…001100100
补码：负数用绝对值取反加一来表达，比如a=-3，在内存中是11…1111111101
补码 = 该负数的绝对值的源码 --> 取反 --> + 1

注意负数的补码在取反加一的时候，符号位是不动的
溢出：超过数据所能表达的范围，称为溢出，就像汽车里程表，最大值和最小值是相邻的

进制：源码中可以使用八进制、十进制或十六进制，但实际数据在内存中一律是二进制存储
- 十进制（默认），比如1099
- 八进制，比如013 （这里的0 是八进制的前缀）
- 十六进制，比如0x6FF0A (0x 则是16进制的前缀)

// 以下3个变量看起来都是 100 但实际由于进制不同则他们表示的数值有有差异：

int a1 = 100 ; int a2 = 0100; int a3 = 0x100 ;

格式控制符

十进制输出： int 整型：%d short 整型：%hd， h代表half，即一半的存储字节 long 整型：%ld long long 整型：%lld 八进制输出：显示不同进制的前缀: %#o 十六进制输出： %#x

示例：

// 以下3个变量看起来都是 100 但实际由于进制不同则他们表示的数值有有差异
int a1 = 100 ;
int a2 = 0100;
int a3 = 0x1AB ;


printf("a1:%d a2:%d a3:%d\n" , a1 , a2 , a3);  // %d 十进制输出整形
printf("a1:%#x a2:%#x a3:%#X\n" , a1 , a2 , a3); // %x 十六进制输出整形  # 则可以输出十六进制的前缀0x
        // x 可以是大写也可以是小写，对应的是十六进制中字符的大小写
        //  %#x  -> 0xab
        //  %#X  -> 0XAB 


short s ;
int i ;
long l ;
long long ll ;

printf( "s:%d\n" , s  );
printf( "i:%d\n" , i  );
printf( "l:%ld\n" , l  );
printf( "ll:%lld\n" , ll  );

浮点型 / 实型

概念：用来表达实数的数据类型
分类：
- 单精度浮点型（float），典型尺寸是4字节
- 双精度浮点型（double），典型尺寸是8字节
- 长双精度浮点型（long double），典型尺寸是16字节
- 占用内存越多，能表达的精度越高

float f1; // 单精度
double f2; // 双精度 
long double f3; // 长双精度

1234.5678 -> 1.2345678*10^3

0.0001234567 -> 1.234567*10^-4

字符

实际上他就是一个单字节的整形，也可以与整形一样参与运算。
char ch1 = 'a';  // 'a'是字符常量，代表字母a的ascii值 97
char ch2 = '\n'; // '\n'是不可见字符常量，代表回车
计算机中存储的都是1和0，因此各种字符都必须被映射为某个数字才能存储到计算机中，这种映射关系形成的表称为 ASCII 码表。

字符本质上就是一个单字节的整型，支持整型所有的运算。

比如：

char c1 = 20;
char c2 = c1 + 'a'; // 等价于 char c2 = 20 + 97;

printf("%c\n", c2); // 以字符形式输出117，即 'u'
printf("%d\n", c2); // 以整型形式输出117

字符串

定义

// 字符串的定义方式有两种：指针和数组
char *s1 = "abcd"; // 使用字符指针来指向一个字符串
char s2[]= "abcd"; // 使用字符数组来存储字符串

// 注意，使用数组来定义字符串时，方括号[]里面的数字可以省略
// 不省略也可以，但必须必字符串实际占用的内存字节数要大，比如：
char s3[] = "apple";

在内存中的存储
- 在内存中实际上是多个连续字符的组合
- 任何字符串都以一个 ‘\0’ 作为结束标记，例如：“funny story” 的内存如下

布尔型数据

概念：布尔型数据只有真、假两种取值，非零为真，零为假。
语法：

bool a = 1; // 逻辑真，此处1可以取其他任何非零数值
bool b = 0; // 逻辑假

注意：

逻辑真除了 1 之外，其他任何非零数值都表示逻辑真，等价于 1。
使用布尔型 bool 定义变量时需要包含系统头文件 stdbool.h。

布尔型数据常用语逻辑判断、循环控制等场合。

三、重要的杂七杂八知识点

常量与变量

概念：不可改变的内存称为常量，可以改变的内存称为变量

举例：

int a = 100; // a是变量，而100是常量

float f = 3.14; // f是变量，而3.14是常量

char s[] = "abcd"; // s是变量，"abcd"是常量

常量的类型

常量举例	说明	类型
100	整型	int
100L	长整型	long
100LL	长长整型	long long
100ULL	无符号长长整型	unsigned long long
3.14	双精度浮点型	double
3.14L	长双精度浮点型	long double
‘a’	字符型	char
“abcd”	字符指针（字符串）	char *

标准输入

概念：键盘是系统的标准输入设备，从键盘中输入数据被称为标准输入
相关函数：

scanf(); // 格式化输入函数 
fgets(); // 字符串输入函数

int a;
float f;
scanf("%d", &a);   // 从键盘输入一个整型，放入指定的内存地址 &a 中
scanf("%f", &f);   // 从键盘输入一个浮点数，放入指定的内存地址 &f 中

scanf("%d%f", &a, &f); // 从键盘依次输入一个整型和一个浮点型数据，用空白符隔开

char c;
char s[10];
scanf("%c", &c);  // 从键盘输入一个字符，放入指定的内存地址 &f 中
scanf("%s", s );  // 从键盘输入一个单词，放入指定的数组 s 中（注意不是&s）

fgets(s, 10, stdin); // 从键盘输入一行字符串，放入数组 s 中

注意1：
- scanf() 与 printf() 不同，scanf() 的格式控制串不可乱写，尤其是结尾处的 \n
- 用户必须完全按照 scanf() 中描述的输入格式控制串来输入数据，否则将出错。
- 示例：

// 此处输入时必须带逗号
scanf("%d,%d", &a, &b);

// 此处必须先输入a=，然后才能输入整数
scanf("a=%d", &a); 

// 此处结束输入时按下的回车符将被scanf()误以为格式控制符，无法正常结束输入
scanf("%d\n", &a);

实例：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{

    int i = 0;
    char ch = 0;
    float f  = 0;
    char buf [32] = {0};

    // 如下所示，如果在输入多项数据的时候， 从左往右第一项不匹配后会导致往后的所有项目输入终止
    int ret_val = scanf( "a=%d ch=%c f=%f buf=%s" , &i , &ch , &f , buf );
    // 如果输入表达式如上所示使用空格进行分割各种类型的控制符，那么在输入的时候可以匹配空格 、 Tab 、 回车
    // 如果 scanf( "%d,%s,%c" , ...); 这么写在输入时就必须使用 ,（逗号） 进行分割
    // 注意千万不要手贱在 格式控制符中加上 \n 不然会出现迷惑现象，必须多输入一个无用的数据+\n才能解脱

    printf("成功输入：%d项数据..\n" , ret_val);
    printf("i:%d ch:%d f:%f  buf:%s\n" , i , ch , f , buf );
    
    
    return 0;
}

总结：

- sacnf 它默认从指定的文件（默认是标准输入文件）中获取指定格式的数据。
- 格式包含数据的类型（%d %s %c %f ..）以及样式（a=%d ch=%c \ %d,%c,%f）
- 如果输入样式中各项数据使用空格分隔则与之匹配的符号可以是空格、 TAB 、回车
- 如果用户输入的数据不匹配则scanf 会立马停止工作，剩余的数据会留在缓冲区

拓展：

sizeof运算符：

 int a = 123 ;

printf("%ld\n" , sizeof a );// 当使用sizeof 求某一个变量的大小时可以省略括号
printf("%ld\n" , sizeof (a) );
printf("%ld\n" , sizeof(int) );


printf("short: %ld\n" , sizeof(short) );  // 2
printf("int :%ld\n" , sizeof(int) );  // 4
printf("long : %ld\n" , sizeof(long) );  // 4(32位系统) / 8(64位系统)
printf("long long :%ld\n" , sizeof(long long ) );  // 8 （32 \ 64 位系统）

类型转换

概念：不一致但相互兼容的数据类型，在同一表达式中将会发生类型转换。
转换模式：
- 隐式（默认）转换：系统按照隐式规则自动进行的转换
- 强制（手动）转换：用户显式自定义进行的转换
隐式规则：从小（低精度）类型向大（高精度）类型转换，目的是保证不丢失表达式中数据的精度

隐式转换示例代码

char a = 'a'; int b = 12; float c = 3.14; float x = a + b - c;

// 在该表达式中将发生隐式转换，所有操作数被提升为float

强制转换：用户强行将某类型的数据转换为另一种类型，此过程可能丢失精度

char a = 'a'; int b = 12; float c = 3.14; float x = a + b - (int)c;

// 在该表达式中a隐式自动转换为int，c被强制转为int

不管是隐式转换，还是强制转换，变换的都是操作数在运算过程中的类型，是临时的，操作数本身的类型不会改变，也无法改变。

数据类型的本质

概念：各种不同的数据类型，本质上是用户与系统对某一块内存数据的解释方式的约定。
推论：
- 类型转换，实际上是对先前定义时候的约定，做了一个临时的打破。
- 理论上，可以对任意的数据做任意的类型转换，但转换之后的数据解释不一定有意义。

17620828909 电话 
17620828909 余额
int a = 123 ;
float 123

整型数据尺寸

概念：整型数据尺寸是指某种整型数据所占用内存空间的大小

C语言标准并未规定整型数据的具体大小，只规定了相互之间的 “ 相对大小 ” ，比如：
- short 不可比 int 长 , 一般short为int 的一半
- long 不可比 int 短
- long 型数据长度等于系统字长
系统字长：CPU 一次处理的数据长度，称为字长。比如32位系统、64位系统。

典型尺寸：
- char 占用1个字节
- short 占用2个字节
- int 在16位系统中占用2个字节，在32位和64位系统中一般都占用4个字节
- long 的尺寸等于系统字长，在32位系统中4字节，在64位系统中8字节
- long long 在32位系统中一般占用8个字节，在64位系统中一般占用8个字节
存在问题：
- 同样的代码，放在不同的系统中，可能会由于数据尺寸发生变化而无法正常运行。
- 因此，系统标准整型数据类型，是不可移植的（不具备可移植性），这个问题在底层代码中尤为突出。

可移植性整型

概念：不管放到什么系统，尺寸保持不变的整型数据，称为可移植性整型
关键：typedef （给现有的类型取别名）

typedef int int32_t; // 将类型 int 取个别名，称为 int32_t 
typedef long int64_t;// 将类型 long 取个别名，称为 int64_t

思路：
- 为所有的系统提供一组固定的、能反应数据尺寸的、统一的可移植性整型名称
- 在不同的系统中，为这些可移植性整型提供对应的 typedef 语句

#include <stdio.h>


int main(int argc, char const *argv[])
{
    
    long l = 345 ;  // 不具备可移植的属性，因在不不同的系统中他的大小有可能发生变化
    __int64_t  k = 567 ; // 可移植数据类型，在不同的系统中他的大小都是固定的

    printf("long:%ld\n" , sizeof(long));
    printf("long long :%ld\n" , sizeof(long long));

    printf("__int64_t:%ld\n" , sizeof(__int64_t));

    return 0;
}