2007年8月10日星期五

C 语言基础教程 基本数据类型

1. 整型 int

C 语言提供了很多整数类型(整型),这些整型的区别在于它们的取值范围的大小,以及是否可以为负。int 是整型之一,一般被称为整型。
int 代表有符号整数,也就是说,用 int 声明的变量可以是正数,可以是负数,也可以是零,但是只能是整数。标准规定 int 的最小取值范围是 -3276732767。int 的取值范围因机器而异,但是一定要大于或者等于-32767到 32767。一般来说,int 占用一个的内存空间。因此,字长为 16 位的旧式 IBM 兼容机使用 16 位来储存整型 int ,取值范围是 -3276832767 。目前的个人电脑一般都是 32 位字长的,这些电脑中,int一般也是32位的,取值范围是 -2147483648到 2147483647 。对于使用 64 位 CPU 的电脑,使用更多字节储存 int 也是很自然的事情,取值范围当然也会更大。


2. 声明 int 类型的变量

正如我们在以前的教程里看到的那样,int 用于声明整型变量:以 int 打头,后面跟着变量的名字,最后以分号(;)结束。例如:

int erns; /* 声明一个变量 */
/* 注意:一定要用逗号(,),不能用分号(;)*/
int hogs, cows, goats; /* 声明三个变量 */

以上声明创建了变量,但是没有给它们提供“(value)”。在前面的教程中,我们已经用了两种方法使变量获得“值”。一种是赋值:cows = 500; 。另一种是使用 scanf 函数:scanf( "%d", &goats ); 。下面我们来学习第三种方法。


3. 初始化变量

初始化变量是指给变量赋初值:声明变量的时候,在变量名的后面写上等号(=),然后写下你希望赋予变量的“值”。例如:

int hogs = 21;
int cows = 32, goats = 14;
int dogs, cats = 94;

以上声明创建了变量,并且为这些变量分配了空间,同时也赋了初值。注意,第三行中只有 cats 被初始化为 94,而 dogs 没有被初始化!如下图:


4. int 常量

上面的例子中,21、32、14,以及 94 都是整数常量。C 语言中,整数常量的默认类型是 int ,也就是说,整数常量占用内存空间的大小一般等于 int 类型的变量占用空间的大小。如果整数常量的大小超过了 int 的取值范围,那么编译器将会把这个整数常量当作 long int 类型来处理,这个我们后面还会讲到。
21、32、14 和 94 都在 int 的取值范围之内,因此它们都是 int 常量。


5. 输出 int 型数据
我们可以用 printf 函数来输出 int 型数据。正如我们在前面的教程中看到的那样,占位符 %d 代表输出的是 int 型数据,它告诉 printf 函数在什么地方输出相应的 int 型数据。%d 也被称为格式限定符(format specifier),因为它指定了 printf 函数应该使用什么形式来输出数据。printf 函数的第一个参数只能是字符串,这个字符串被称为格式串(format string)。格式串中有多少个 %d,我们就应该相应地提供多少个 int 型参数给 printf 函数。int 型参数可以是 int 型变量,int 型常量,以及结果为 int 型的表达式等。例如:

int year = 2005; /* year 是 int 型变量 */
printf( "Today is %d-%d-%d\n", year, 9, 20 + 9 ); /* 20 + 9 是加法表达式 */

保证格式限定符的数目和参数数目一致是我们的责任,编译器不负责捕捉这种错误!例如:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
int ten = 10, two = 2;

printf("%d minus %d is %d\n", ten ); /* 少写了两个参数 */

getchar(); /* 等待用户按回车 */
return 0;
}

这个程序可以通过编译,但是运行结果将会出乎意料,因为我们少写了两个参数。第一个 %d 被参数 ten 的值代替,而另外两个 %d 将被内存中本来储存着的值代替。因为内存中本来储存着的值是不确定的,所以输出结果是不确定的。


6. 八进制(octal)和十六进制(hexadecimal)

C 语言中,整数常量默认是十进制(decimal)整数。通过在整数常量前面加上特定的前缀,可以把它设定为八进制或者十六进制整数。前缀 0x 或者 0X 把整数常量设定为十六进制整数。注意,是数字 0 ,而不是字母 O ,别搞错了哦!例如:十进制的 16 用十六进制来表示是 0x10 或者 0X10 。在整数常量前面加上前缀 0 ,表示它是八进制整数。注意,是数字 0 ,而不是字母 O 。例如:十进制的 16 表示为八进制就是 020 。


7. 以八进制或者十六进制形式输出数据

使用格式限定符 %o 可以以八进制的形式输出整数。注意,是小写字母 o ,不是数字 0 。使用 %x 或者 %X 可以以十六进制的形式输出整数。小写 x 表示输出使用小写字母,大写 X 表示输出使用大写字母。使用 %#o,%#x 或者 %#X,得到的输出将包括前缀 0,0x 或者 0X。例如:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
int x = 200;

printf("dec = %d; octal = %o; hex = %x; HEX = %X\n", x, x, x, x);
printf("dec = %d; octal = %#o; hex = %#x; HEX = %#X\n", x, x, x, x);

getchar();
return 0;
}

这个程序的输出是:

dec = 200; octal = 310; hex = c8; HEX = C8
dec = 200; octal = 0310; hex = 0xc8; HEX = 0XC8

11. 基本数据类型:整型(中)

1. 其它整数类型

int 是 C 语言的基本整数类型,可以满足我们处理一般数据的需求。C 语言还提供了四个可以修饰int的关键字:shortlongsigned,以及unsigned。利用这四个关键字,C 语言标准定义了以下整数类型:

1) short int(可简写为 short),和 int 一样,也是有符号整数
2) long int(简写:long),有符号整数
3) long long int(简写:long long),C99 标准添加的类型,
有符号整数
4) unsigned int(简写:unsigned),无符号整数,不能表示负数
5) unsigned long int(简写:unsigned long),无符号整数,
不能表示负数
6) unsigned short int(简写:unsigned short),无符号整数,
不能表示负数
7) unsigned long long int(简写:unsigned long long),
C99 添加的类型,无符号整数
8) 所有没有标明 unsigned 的整数类型默认都是有符号整数。
在这些整数类型前面加上 signed 可以使读者更清楚地知道
这些是有符号整数,尽管有没有 signed 都表示有符号整数。
例如:signed int 等同于 int 。

一般我们把 short 称为短整型,把 long 称为长整型,把 long long 称为超长整型,把 int 称为整型。unsigned 打头的那些整数类型统称为无符号整型。例如:我们称 unsigned short 为无符号短整型。以此类推。


2. 声明方式

这些整数类型的声明方式与 int 类型的声明方式一样。例如:

long int estine;
long johns;
short int erns;
short ribs;
unsigned int s_count;
unsigned players;
unsigned long headcount;
unsigned short yesvotes;
long long ago; /* C99 特有 */
unsigned long long ego; /* C99 特有 */

如果您的编译器不支持C99标准,那就不能使用long long和unsigned long long


3. 取值范围(表示范围)

标准也规定了这些整数类型的最小取值范围。short 的最小表示范围和 int 一样,都是 -32767 到 32767 。也就是 -(2^15 - 1)到(2^15 - 1)。其中,2^15表示 2 的 15 次方。类似地,2 的 20 次方记作 2^20 ,以此类推。注意:C 语言中 2^15 并不表示 2 的 15 次方,为了书写方便,我们姑且这么表示。long 的最小取值范围是 -2147483647 到 2147483647 。也就是 -(2^31 - 1) 到
(2^31 - 1) 。unsigned short的最小表示范围和unsigned int 一样,都是 0 到 65535(2^16 - 1)。unsigned long 的最小取值范围是 0 到 4294967295(2^32 - 1)。long long的最小取值范围是 -9223372036854775807(-(2^63 - 1))到 9223372036854775807(2^63 - 1);unsigned long long 是 0 到
18446744073709551615(2^64 - 1)。
标准规定,int 的表示范围不能小于 short 的表示范围,long 的表示范围不能小于 int 的表示范围。这就是说 short 型变量占用的空间可能比 int 型变量少,而 long 型变量占用的空间可能比 int 型变量多。16 位(bit)的计算机中,int 和 short 一般都是 16 位,而 long 是 32位;32位的计算机中,short一般是 16 位,而long和int是 32位。TC2(16位的编译器)中,int是16位的;而 Dev-C++(32 位的编译器)中,int 是 32 位的。
使用 unsigned int 声明的变量只能表示正整数。如果 int 是 16 位的话,那么 unsigned int 的表示范围是 0 到65535(2^16 - 1)。这是因为unsigned 不需要符号位,可以把 16 个位全都用于表示整数。而 int 需要一个位作为符号位,用于表示正负,只有 15 个位用于表示整数。
目前,long long 一般 64 位,long 是 32 位,short 是 16 位,而 int 或者 16 位,或者 32 位。具体某个编译器到底使用多少位来表示这些类型,我们可以用运算符 sizeof 来获取。例如:

printf( "%lu\n", (unsigned long)sizeof(int) * 8 ); /* 输出 int 的位数 */
printf( "%zu\n", sizeof(short) * 8 ); /* 输出 short 的位数 */

sizeof 的用法我们以后会讲到,现在只要有个印象就好了。第二句中的 %zu 是 C99 特有的,如果您的编译器不支持 C99(准确地说,应该是如果您的编译器使用的库函数不支持 C99),运行结果将会出错。


4. 整数类型的选择

如果您要处理的只是正整数,那么应该优先使用 unsigned 打头的那些整数类型。如果您要处理的整数超出了int所能表示的范围,并且您的编译器中,long的表示范围比 int 大,那就使用 long 。不过,若非必要,尽量不要用 long ,因为它可能会降低程序运行效率。有一点要注意:如果您的编译器中,long和int都是32位的,并且您需要使用32位整数,那么应该用long,而不要用int。只有这样,我们的程序才可以安全地移植到16位的计算机,因为 16位的计算机中,int 一般也是16位的。类似地,如果您需要使用64位整数,那就用 long long。如果 int 是 32 位的话,那么使用 short 可以节省空间,不过您得确保您要处理的整数不会超出 short 的表示范围。这种“节省”对内存大的计算机来说,是没什么意义的。

5. long 型常量和 long long 型常量

一般来说,整数常量是被当作 int 类型来存储的。如果我们使用的整数常量超出了 int 的表示范围,C 语言规定编译器自动使用 unsigned int 来处理这个常量。如果 unsigned也不足以表示这个常量的话,编译器就会用long 。如果还表示不了的话,那就依次用unsigned long,long long,unsigned long long。如果unsigned long long也表示不了,那么编译器就没辙了。注意:long long 和unsigned long long 是 C99 特有的。例如:如果 int 是 16 位的话,它就表示不了常量 1000000。编译器会使用 long 来处理这个常量,因为 unsigned int 也表示不了 1000000 。
同样,十六进制和八进制整数常量通常也是被作为 int 来处理。但是,当我们使用的常量超出了
int的表示范围后,编译器会依次使用unsigned int,long,unsigned long,long long 和 unsigned long long。直到所使用的类型足以表示那个常量为止。
有时,我们使用的是较小的常量,但是我们希望这个常量被当作 long 来处理,这就需要在这个
常量后面加上后缀 l(小写字母 l)或者 L(大写字母 L)。我们应该避免使用 l ,因为 l 容易和数字 1 混淆。例如:整数常量 7 是被作为 int 来处理的,但整数常量 7L(或者 7l)是被作为 long 来处理的。类似地,在整数常量后面加上后缀 ll 或者 LL ,这个常量就会被当作 long long 来处理。例如:3LL 。如果想使用无符号整数常量的话,还要配合使用后缀 u 或者 U 。例如:2u,3U,4Lu,5ul,6LU,7LLU,8Ull,9uLL 。
这些后缀也可以用于十六进制和八进制整数常量。例如:020L,010LL,
0x30uL,0x40ull 。

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