C语言-数据类型运算符与表达式

Posted 2022-12-19 霏ིྀ宇ིྀ

数据类型、运算符与表达式

• 预备知识
• • 数值的表示方法——原码、反码和补码
  • 字节和位
• 1．C的数据类型（整型，实型，字符类型，指针类型）及各类型常量表示方法和变量定义方法：
• • 基本数据类型
  • 关键字
  • 常量
  • • 常量的概念
    • 常量的分类
  • 变量
  • • 1.变量的概念
    • 2.变量的两个要素
    • 变量的定义与初始化
    • 标识符命名规则
  • 数据类型
  • • C语言允许使用的数据类型【来源于课本】
    • 整型数据
    • • 整型常量
    • 实型数据
    • • 实型变量
      • 实型常量
      • 实型数据的有关情况
    • 字符型数据
    • • 字符常量
      • 字符变量
• 2．C运算符的种类、运算优先级和结合性；
• • 五种基本算术运算符
  • 运算符的优先级与结合性
  • C语言中的运算符及其优先级
  • 自增、自减运算符++ --
  • • 种类
    • 说明：
• 3．不同类型数据间的转换与运算：
• • 强制类型转换
• 4．C表达式（赋值表达式、算术表达式、关系表达式、逻辑表达式、条件表达式、逗号表达式）的求值规则：
• • 赋值运算符与赋值表达式
  • 赋值运算
  • 复合赋值运算
  • • C语言规定的10种复合赋值运算符如下：
    • • 说明
  • 逗号运算符和逗号表达式
  • 逻辑运算符和表达式
  • 复合赋值运算符
  • 逗号运算符
• 5．基本输入和输出的实现，字符输入、输出函数和格式化输入、输出函数的使用：
• • 输入和输出：
  • • 2. printf用法(其缺陷在于带缓存)
    • 格式控制
    • • 各部分说明如下：
    • (3)输出数据类型说明
    • (5)特殊说明
  • scanf函数(主要缺陷就是在缓冲区制造垃圾字符，不建议太过复杂的用法)
  • • (1)结束条件
    • (2)格式说明符
    • (3)scanf函数返回正确读取的元素的个数
    • (4)输入的格式要与程序里的格式保持一致
    • (5)抑制符*
    • (6)垃圾字符(详见4getchar中的解释)
  • 字符输入输出getchar和putchar
  • • (1)putchar
    • (2)putchar不带自动换行

预备知识

数值的表示方法——原码、反码和补码

◼ 原码：最高位为符号位，其余各位为数值本身 的绝对值

◼ 反码： ◼ 正数：反码与原码相同

◼ 负数：符号位为1，其余位对原码取反

◼ 补码： ◼ 正数：原码、反码、补码相同

◼ 负数：最高位为1，其余位为原码取反，再对整个数 加1

字节和位

◼ 内存以字节为单元组成

◼ 每个字节有一个地址

◼ 一个字节一般由8个二进制位组成

◼ 每个二进位的值是0或

1．C的数据类型（整型，实型，字符类型，指针类型）及各类型常量表示方法和变量定义方法：

基本数据类型

C语言的基本数据类型为：整型、字符型、实数型。这些类型按其在计算机中的存储方式可被分为两个系列，即整数(integer)类型和浮点数(floating-point)类型。
这三种类型之下分别是：short、int、long、char、float、double
这六个关键字再加上两个符号说明符signed和unsigned就基本表示了C语言的最常用的数据类型。

关键字

在c语言中，为了定义变量、表达语句功能和对一些文件进行预处理，还必须用到一些具有特殊意义的字符，这就是关键字，我们用户自己定义的变量函数名等要注意不可以与关键字同名。

常量

常量的概念

在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。

常量的分类

（1）整型常量 例：123
（2）实型常量 有以下几类：

1. 十进制小数形式
2. 指数形式

（3）字符常量。有两种表示形式

3. 普通字符
4. 转义字符
   
   来源于百度转义字符

（4）符号常量 例：PI

（5）字符串常量

变量

1.变量的概念

在程序运行过程中，其值可以被改变的量称为 变量。

2.变量的两个要素

（1）变量名。每个变量都必须有一个名字── 变量名，变量命名遵循标识符命名规则。

（2）变量值。在程序运行过程中，变量值存 储在内存中。在程序中，通过变量名来引用 变量的值。

变量的定义与初始化

在Ｃ语言中，要求对所有用到的变量，必须先定义、后使用；且称在定义变量的同时进行赋初值的操作为变量初始化。

标识符命名规则

◼ 有效字符：

只能由字母、数字和下划线组成， 且以字母或下划线开头。

◼ 有效长度：

随系统而异，但至少前８个字符有 效。如果超长，则超长部分被舍弃。
例如：由于student_name和student_number的 前８个字符相同，有的系统认为这两个变量，
是一回事而不加区别。

◼ 在TC V2.0中，变量名（标识符）的有效长度为１～３２个字符，缺省值为３２。

◼ C语言的关键字不能用作变量名。

注意：C语言对英文字母的大小敏感，即同一字 母的大小写，被认为是两个不同的字符。 习惯上，变量名和函数名中的英文字母用小写， 以增加可读性。

数据类型

C语言允许使用的数据类型【来源于课本】

C语言允许使用的数据类型见图。带*号的是C99所加。

整型数据

整型常量

整型常量即整常数，在Ｃ语言中可用三种形式表示

（1）十进制。例如10、36。

（2）八进制（以数字０开头）。例如012。

3）十六进制（以数字０+小写字母x开 头）。例如0x36。

1. 分类

根据占用内存字节数的不同，整型变量又分为４类：

（1）基本整型（类型关键字为int）。

（2）短整型（类型关键字为short [int]）。

（3）长整型（类型关键字为long [int]）

（4）无符号整型。无符号型又分为无符号基本整型 （unsigned [int]）、无符号短整型（unsigned
short）和无符号长整型（unsigned long）三种， 只能用来存储无符号整数。

（4）双长整型

C语言的整型类型，变量值在存储单元中都是以补码形式存储的，存储单元中的第一个二进制代表符号。整型变量的值的范围包括负数到正数

实型数据

实型变量

Ｃ语言的实型变量，分为两种：

（1）单精度型。类型关键字为float，一般占 ４字节（３２位）、提供７位有效数字。

（2）双精度型。类型关键字为double，一般 占８个字节、提供15~16位有效数字。

实型常量

实型常量即实数，在Ｃ语言中又称浮点数，其值有两种表达形式：

（1）十进制形式。例如3.14、9.8。

（2）指数形式： （e或E之前必须有数字； 指数必须为整数）如12.3e3 ,123E2, 1.23e4 , e-5 , 1.2E-3.5

实型数据的有关情况

字符型数据

字符常量

用一对单引号括起来的单个字符，称为字符常量。

例如，如 ‘a’ ‘A’ ‘?’ ‘\\n’ ‘\\101’

字符常量的值：该字符的ASCII码值

如 ‘A’—65，
‘a’—97，
‘0’—48 , ‘\\n’—10

转义字符

反斜线后面跟一个字符或一个代码值表示
如 ‘\\101’ —‘A’ ‘\\012’ -----’\\n’
‘\\376’ —’’ ‘\\x61’ -----’a’
‘\\60’ -----’0’ ‘\\483’ ----(x)

来源于百度转义字符

字符变量

字符变量的类型关键字为char，一般占用1字节内存单元。

变量值的存储

字符变量用来存储字符常量。将一个字符常量存储到一个字符变量中，实际上是将该字符的ASCII码值（无符号整数）存储到内存单元中。

2．C运算符的种类、运算优先级和结合性；

五种基本算术运算符

+、-、 * 、/、%

1. 关于除法运算/
   C语言规定：两个整数相除，其商为整数，小数部分被舍弃。例如，5 / 2 = 2。
2. 关于求余数运算％
   要求两侧的操作数均为整型数据，否则出错。

运算符的优先级与结合性

. 按运算符的优先级高低次序执行。例如，先乘除后加减。

2. 如果在一个运算对象（或称操作数）两侧的运算符的优先级相同，则按Ｃ语言规定的结合方向（结合性）进行

例如，算术运算符的结合方向是“自左至右”即：在执行“a – b + c”时，变量b先与减号结合，执行“a - b”；然后再执行加c的运算

简单记就是：！ > 算术运算符 > 关系运算符 > && > || > 赋值运算符

C语言中的运算符及其优先级

自增、自减运算符++ –

作用：使变量值加1或减1

种类

前置 ++i, --i (先执行i+1或i-1，再使用i值）

后置 i++,i-- (先使用i值,再执行i+1或i-1）

说明：

++ – 不能用于常量和表达式,如5++，(a+b)++

优先级： ++ – ------>* / % ----->+

3．不同类型数据间的转换与运算：

1. 自动类型转换
   在C语言中，自动类型转换遵循以下规则：
   

①若参与运算量的类型不同，则先转换成同一类型，然后进行运算
②转换按数据长度增加的方向进行，以保证精度不降低。如int型和long型运算时，先把int量转成long型后再进行运算

        a、若两种类型的字节数不同，转换成字节数高的类型

        b、若两种类型的字节数相同，且一种有符号，一种无符号，则转换成无符号类型

③所有的浮点运算都是以双精度进行的，即使是两个float单精度量运算的表达式，也要先转换成double型，再作运算.

④char型和short型参与运算时，必须先转换成int型

⑤在赋值运算中，赋值号两边量的数据类型不同时，赋值号右边量的类型将转换为左边量的类型。

如果右边量的数据类型长度比左边长时，将丢失一部分数据，这样会降低精度，丢失的部分按四舍五入向前舍入，

更正：此处在博友反馈后，代码VS和Linux下实测丢失部分是直接舍去，而不是四舍五入；

不同类型数据间的转换与运算引用文章： https://www.cnblogs.com/weiyouqing/p/9090542.html

强制类型转换

强制类型转换一般格式如下：

        （类型名）（表达式）

    这种强制类型转换操作并不改变操作数本身

4．C表达式（赋值表达式、算术表达式、关系表达式、逻辑表达式、条件表达式、逗号表达式）的求值规则：

赋值运算符与赋值表达式

赋值符号“=“就是赋值运算符，作用是将一个数据赋给一个变量或将一个变量的值赋给另一个变量，由赋值运算符组成的`表达式称为赋值表达式。

一般形式为：　　变量名=表达式

在程序中可以多次给一个变量赋值，每赋一次值，与它相应的存储单元中的数据就被更新一次，内存中当前的数据就是最后一次所赋值的那个数据。
　例：a=12；此表达式读作“将12的值赋值给变量a”

说明：　　a、如果赋值号两边的运算对象类型不一致，系统会自动进行类型转换，转换的规则：将赋值号右边表达式的值的类型转换成赋值号左边变量的类型，

赋值运算

赋值符号“=就是赋值运算符，它的作用是将一个表达式的值赋给一个变量

复合赋值运算

C语言规定的10种复合赋值运算符如下：

+=，-=，*=，/=，%=；&=，^=，|=，<<=，>>=；

说明

逗号运算符和逗号表达式

逻辑运算符和表达式

逻辑运算符Ｃ语言中提供了三种逻辑运算符 && 与运算　|| 或运算　! 非运算 与运算符&&和或运算符||均为双目运算符。具有左结合性。
非运算符!为单目运算符，具有右结合性。

逻辑运算符和其它运算符优先级的关系可表示如下：

1. 按照运算符的优先顺序可以得出：

a>b && c>d等价于(a>b) && (c>d)
　　!b==c||d<a等价于((!b)==c)||(d<a)
　　a+b>c && x+y<b等价于((a+b)>c) && ((x+y)<b)

2. 逻辑运算的值

逻辑运算的值也为“真”和“假”两种，用“1”和“0 ”来表示。其求值规则如下：

1.与运算&&参与运算的两个量都为真时，结果才为真，否则为假。例如，5>0 && 4>2,由于5>0为真，4>2也为真，相与的结果也为真。

2.或运算||参与运算的两个量只要有一个为真，结果就为真。 两个量都为假时，结果为假。例如：5>0||5>8,由于5>0为真，相或的结果也就为真

3.非运算!参与运算量为真时，结果为假；参与运算量为假时，结果为真。

逻辑表达式逻辑表达式的一般形式为： 表达式 逻辑运算符 表达式 其中的表达式可以又是逻辑表达式，从而组成了嵌套的情形。

复合赋值运算符

复合赋值运算符就是在赋值运算符"="的前面加上其他运算符。以下是C语言中的复合赋值运算符：

+=　加法赋值　　>>=　右移位赋值
-=　减法赋值　　 &=　逻辑与赋值
*=　乘法赋值　　 |=　逻辑或赋值 /= 除法赋值　　　
^=　逻辑异或赋值 %=　取模赋值　　
　-=　逻辑非赋值 <<= 左移位赋值

复合运算的一般形式为：
变量　复合赋值运算符　表达式

其含义就是变量与表达式先进行运算符所要求的运算，再把运算结果赋值给参与运算的变量。其实这是C语言中一种简化程序的一种方法，凡是二目运算都可以用复合赋值运算符去简化表达。

例如：
a+=56等价于a=a+56
y/=x+9 等价于 y=y/(x+9)

逗号运算符

逗号就是把多个变量定义为同一类型的变量，在C语言中逗号还是一种特殊的运算符，也就是逗号运算符，可以用它将两个或多个表达式连接 起来，形成逗号表达式。逗号表达式的一般形式为：
表达式1，表达式2，表达式3……表达式n

5．基本输入和输出的实现，字符输入、输出函数和格式化输入、输出函数的使用：

输入和输出：

输入：输入也叫读，数据由内核流向用户程序
输出：输出也称写、打印，数据由用户程序流向内核

C语 言是程序设计 的基础 ，它本身 没有输 入输 出语句 ，输入 输 出是 由库 函数 提供 的函数实 现 的。

输入输出是以计算机主体而言
C语言本身不提供输入输出语句
要在程序文件的开头用预处理指令#include把有关头文件放在本程序中

2. printf用法(其缺陷在于带缓存)

printf输出时必须加上\\n(刷新缓存)

(1)格式输出函数的一般形式
函数原型：int printf(char * format[,argument,…]);
函数功能：按规定格式向输出设备(一般为显示器)输出数据，并返回实际输出的字符数，若出错，则返回负数。
A、它使用的一般形式为：printf(“格式控制字符串”,输出项列表);
B、语句中"输出项列表"列出要输出的表达式(如常量、变量、运算符表达式、函数返回值等)，它可以是0个、一个或多个，每个输出项之间用逗号(，)分隔；输出的数据可以是整数、实数、字符和字符串。
C、"格式控制字符串"必须用英文的双引号括起来，它的作用是控制输出项的格式和输出一些提示信息，例如：

int i=97; printf(“i=%d,%c\\n”,i,i);输出结果为：i=97,a

语句printf(“i=%d,%c\\n”,i,i);中的两个输出项都是变量i，但却以不同的格式输出，一个输出整型数97，另一个输出的却是字符a，其格式分别由"%d"与"%c"来控制。

语句printf(“i=%d,%c\\n”,i,i);的格式控制字符串中"i=“是普通字符，他将照原样输出；”%d"与"%c"是格式控制符；"\\n"是转义字符，它的作用是换行。

格式控制

格式控制由格式控制字符串实现，格式控制字符串由3部分组成：普通字符、转义字符、输出项格式说明。

1. A、普通字符。普通字符在输出时，按原样输出，主要用于输出提示信息。(空格属于普通字符)
2. B、转义字符。转义字符指明特定的操作，如"\\n"表示换行，"\\t"表示水平制表等。

  \\n 换行
  \\f 清屏并换页
  \\r 回车
  \\tTab符
   \\xhh 表示一个ASCII码用16进表示,其中hh是1到2个16进制数

3. C、格式说明部分由"%"和"格式字符串"组成，他表示按规定的格式输出数据。
   格式说明的形式为：% [flags] [width] [.prec] [F|N|h|l] type||%［标志］［输出最少宽度］［．精度］［长度］类型

各部分说明如下：

a、[]表示该项为可选项，即可有可无，如printf("%d",100);
b、%：表示格式说明的起始符号，不可缺少。
c、flags为可选择的标志字符，常用的标志字符有：
- ——左对齐输出，默认为右对齐输出
+ ——正数输出加号(+)，负数输出减号(-)，如省略正数的+默认不显示
0 ——输出数值时指定左面不使用的空位置自动填0，如省略表示指定空位不填
# ——对c、s、d、u类无影响；对o类，在输出时加前缀0(数字0，八进制表示符)；对x类，在输出时加前缀0x(字母为小写)；对X类，在输出时加前缀0X(字母为大写)；对e,g,f类当结果有小数时才给出小数点。
d、width为可选择的宽度指示符。
用十进制正整数表示设置输出值得最少字符个数。不足则补空格，多出则按实际输出，默认按实际输出，例如：
printf("%8d\\n",100); (前面空五格)100
printf("%08d\\n",100); (前面5个0)100
printf("%6d\\n",100); (前面空三格)100
printf("%-8d\\n",100); 100(后面空五格)
printf("%+8\\n",100); (前面空四格)+100
e、[.prec]为可选的精度指示符
用“小数点”加“十进制正整数”表示，对“整数”、“实数”和“字符串”的输出有如下功能：
对整数：表示至少要输出的数字个数，不足在整数之前补0，多则原样输出；
对实数：表示小数点后至多输出的数字个数，不足在实数之后则补数字0，多则做舍入处理；
对字符串：表示最多输出的字符个数，不足补空格，多则丢弃

(3)输出数据类型说明

格式字符用以指定输出项的数据类型和输出格式。

1. A、d格式：用来输出十进制整数。有以下几种用法：
   %d：按整型数据的实际长度输出。
   %md：m为指定的输出字段的宽度。如果数据的位数小于m，则左端补以空格，若大于m，则按实际位数输出。
   %ld：输出长整型数据。
2. B、o格式：以无符号八进制形式输出整数。对长整型可以用"%lo"格式输出。同样也可以指定字段宽度用"%mo"格式输出。
   例：

int main()
           
             int a = -1;
             printf("%d, %o", a, a);
           

  运行结果：-1,177777
  程序解析：-1在内存单元中（以补码形式存放）为(1111111111111111)2，转换为八进制数为(177777)8。

3. C、x格式：以无符号十六进制形式输出整数。对长整型可以用"%lx"格式输出。同样也可以指定字段宽度用"%mx"格式输出。
4. D、u格式：以无符号十进制形式输出整数。对长整型可以用"%lu"格式输出。同样也可以指定字段宽度用"%mu"格式输出。
5. E、c格式：输出一个字符。
6. F、s格式：用来输出一个串，有几中用法
   %s：例如：printf("%s", “CHINA”)输出CHINA字符串。
   %ms：输出的字符串占m列，如字符串本身长度大于m，则突破获m的限制,将字符串全部输出。若串长小于m，则左补空格。
   %-ms：如果串长小于m，则在m列范围内，字符串向左靠，右补空格。
   %m.ns：输出占m列，但只取字符串中左端n个字符。这n个字符输出在m列的右侧，左补空格。
   %-m.ns：其中m、n含义同上，n个字符输出在m列范围的左侧，右补空格。如果n>m，则自动取n值，即保证n个字符正常输出。
7. G、f格式：用来输出实数(包括单、双精度)，以小数形式输出。有以下几种用法：
   %f：不指定宽度，整数部分全部输出并输出6位小数。
   %m.nf：输出共占m列，其中有n位小数，如数值宽度小于m左端补空格。
   %-m.nf：输出共占n列，其中有n位小数，如数值宽度小于m右端补空格。
   对于单精度数，使用%f格式符输出时，仅前7位是有效数字，小数6位
   对于双精度数，使用%lf格式符输出时，前16位是有效数字，小数6位
8. H、e格式：以指数形式输出实数。可用以下形式：
   %e：数字部分(又称尾数)输出6位小数，指数部分占5位或4位。
   %m.ne和%-m.ne：m、n和"-"字符含义与前相同。此处n指数据的数字部分的小数位数，m表示整个输出数据所占的宽度。
9. I、g格式：自动选f格式或e格式中较短的一种输出，且不输出无意义的零。

(5)特殊说明

1. A、需要打印%时，必须之前还要加上一个%
   printf("%f%%", 1.0/3);输出0.333333%
2. B、*的用法
   a、printf("%*d\\n",8,100);结果：(前面空五格)100
   b、int m = 8;printf("%d\\n",m,100);结果：(前面空五格)100
   c、char ch[20];printf("%.s\\n",m,n,ch);说明：前边的定义的是总的宽度，后边的定义的是输出的个数。分别对应外面的参数m和n。我想这种方法的好处是可以在语句之外对参数m和n赋值，从而控制输出格式。
3. C、%n的用法：可以将所输出字符串的长度值赋给一个变量
   int slen;printf(“hello world%n”, &slen);执行后变量slen被赋值为11

scanf函数(主要缺陷就是在缓冲区制造垃圾字符，不建议太过复杂的用法)

(1)结束条件

A、空格、TAB或回车
B、宽度结束
C、非法输入(比如程序里scanf中是%d的形式，结果输入的时候输入一个浮点类型的数)

(2)格式说明符

(3)scanf函数返回正确读取的元素的个数

int a,b,c;

scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);//不能忘了写取地址符

(4)输入的格式要与程序里的格式保持一致

 int a,b,c;
   scanf("%d,%d,%d",&a,&b,&c);

(5)抑制符*

这里跟printf中不同，他表示指定输入项读入后不赋给变量

 int a,b;
   scanf("%3d%*4d%f",&a,&b);
   printf("a = %d,b = %f\\n",a,b);

则：输入1234567890，输出为：a = 123，b = 890.000000

(6)垃圾字符(详见4getchar中的解释)

字符输入输出getchar和putchar

(1)putchar

A、在理解getchar()之前，首先搞清楚一个概念：

当从键盘上输入字符(数字、字符、符号)时，系统是默认先把输入的内容先存放在缓存空间上，当按下回车(Enter)键后getchar()，才开始从缓存空间逐一开始读取数据，注意getchar()，读取数据是逐一、单个读取的，也就是一次只读取一个字符的值，返回对应字符的ASCII码值。

B、理解上面内容，那么：

  a、如果想要检测输入的字符是哪一个，可以用getchar()和对应字符的ASCII值进行比较，注意比较的形式必须是：
     例如：if(getchar() != 'a' || getchar() != '\\n')的这种形式，即检测从键盘上输入的是不是a或者回车。

b、getchar()从缓存里面读取数据，直到它读取到回车键时才结束

c、如果从键盘上输入一连串的字符
例如：输入adndjdjejd3458jjjfkal按下回车键(他也会被getchar读取)，缓存区中内容为adndjdjejd3458jjjfkal\\n

  d、scanf()函数从缓存区读取数据的时候，不读取回车键，不返回回车键的值；getchar()函数从缓存区读取数据的时候，读取回车键，而且会将回车键的值进行返回，同时读取回车后结束本次读入
     那么，在使用完scanf或者getchar之后如果还有输入函数，甚至scanf遇到非法输入结束，下一个函数必然会读取他们在缓冲区遗留的垃圾，这就是其缺陷所在。

(2)putchar不带自动换行

举例：
1、/输入a b时取到的ch2是空格(输入时产生的)/

#include <stdio.h>
int main(int argc, const char *argv[])

    char ch1;
    char ch2;
    char ch3;
    ch1 = getchar();
    ch2 = getchar();
    ch3 = getchar();
    printf("mun = %d\\n",ch2);
    putchar('\\n');
    printf("ch1 = %c, ch2 = %c\\n",ch1,ch2);
    return 0;

5、字符串输入输出gets和puts
(1)gets函数不以空格作为字符串输入结束的标志，而以回车作为结束标志。
缺陷：由于c语言中数组的长度必须事先给定，所以输入很容易超出这个长度，数组越界(这是很严重的问题)
(2)puts函数在输出字符串时，会自动追加’\\n’。使用时，注意字符数组必须以’\\0’结束。