【C语言】数据类型和变量详解

一、数据类型介绍

C语言为了描述世界里丰富的数据提供了许多种的数据类型，现在我们来详细介绍一下

1. 整型：存放整数数据，在C语言中用int表示，代码演示：

int main()
{
  int a =0;//将变量a定义为整型，接受整数数据
  return 0;
}

1. 长整型：long 或者long int，与整形同理，只是所占空间不同
2. 更长的整型：long 或者long long ，也与整型同理，只是所占空间不同
3. 字符型：存放字符型的数据，在C语言中用char表示，C语言中字符型数据用单引号括起，代码演示：

int main()
{
  char ch ='a';//将变量ch定义为字符型，接受字符数据
  return 0;
}

1. 单精度浮点型：浮点型就是小数类型，用来存放小数，在C语言表示为float，代码演示：

int main()
{
  char sh = 3.14;//将变量sh定义为单精度浮点型，接受小数数据
  return 0;
}

1. 双精度浮点型：比单精度浮点型精度更高，也是存放小数，在C语言表示为double，还有long double，与定义单精度浮点型同理
2. 布尔类型：用于表示逻辑值真（true）或者假（false）的数据类型，在C语言中0表示假，非0为真，默认情况下0为假，1为真，但是并不是真就是1，非零才是真，1只是真的默认值，在C语言中布尔类型用_Bool或者bool定义，代码演示：

#include <stdbool.h>
int main()
{
  bool  a = ture;//或者_Bool a = true;将变量a定义为布尔型，存放逻辑值真或假
  return 0;
}

注意：使用布尔型数据要包含头文件<stdbool.h>

二、signed和unsigned

1. signed： (1)signed可以修饰短整型，整型，长整型，更长的整型，字符型等数据类型，含义为有符号的，signed int就是一个有符号的整型，既可以表示正数，也可以表示负数 (2)在C语言中int默认就是signed int，任意一种写法都是正确的，都可以保存正负数 (3)C语言规定，char类型可能是signed char 也有可能unsigned char，具体由当前系统决定，与int不同，int就是signed int
2. unsigned：unsigned也是修饰短整型，整型，长整型，更长的整型，字符型等数据类型，含义为无符号的，无符号数只能表示0和正整数，不能表示负数
3. signed和unsigned的区别：signed的好处是既可以表示正数又可以表示负数，而unsigned的好处是，在相同类型的情况下使用它，那么该数据类型可以表示的正整数的大小是signed的两倍，比如signed char范围为 -128 到127，unsigned char范围为0 到255，如果现在不懂数据类型的取值范围也没事，只要知道区别就行，我们马上介绍数据类型占用的空间和它的取值范围

三、数据类型占用的空间

每个数据类型所占用的空间：我们需要使用操作符sizeof，它可以用来计算数据类型所占用的空间，其格式为sizeof (类型)，sizeof 表达式，比如：

以上三种写法都可以，虽然变量名和表达式可以不用加括号，但是还是建议统一加上括号 接下来我们用这种方法来算出每种数据类型的大小，单位为字节：

由图可以看出各种类型的大小，此处不再赘述，同时不知道大家有没有发现一件有趣的事，int与long int的大小一致，double 与long double的大小一致，这是为什么呢？这是因为在C语言的规定中long int的大小只需要大于等于 int的大小就可以了，所以long int的大小可以为4也可以为8，double和long double也是同理 最后我们来介绍一下sizeof的返回值，C语言只规定是无符号整数，没有具体说明是整型还是长整型等等一系列数据类型，于是为了提高程序的可移植性，C语言提出了一个新的类型别名size_t，它的占位符为%zd，而不是使用整型的%d，具体占位符的作用和介绍将在介绍函数printf时细讲，请耐心观看

四、二进制转十进制、无符号数和有符号数以及数据类型的取值范围

1. 在学习数据类型的取值范围前，我们必须知道二进制如何转十进制，采用的方法就是按权展开法，就是按二进制每一位的权重相加进行展开，二进制的权重如下图：

要计算它的大小只需一位一位相加，例如二进制数10110111转为十进制数的方法如图：

1. 我们还需要了解什么是有符号数，什么是无符号数： （1）无符号数(unsigned number)：是相对于有符号数而言的，指的是全部二进制位均表示数值位，相当于数的绝对值，比如上图的10110111就是一个无符号数 （2）有符号数中左边第一位表示符号位，无需计算，与数的大小无关，其中符号位为0表示整数，符号位为1表示负数，以上图举例

其中第一位1表示负数即-号，第一位如果为0就是正数，如果还不能理解，请自行搜索查看，此处介绍只是为计算数据类型的取值范围做铺垫

1. 数据类型的取值范围： （1）我们在此介绍char类型的取值范围的算法，了解方法，其他数据类型的范围可以自行推测 （2）char类型：由第三点介绍的数据类型占用空间所讲的内容可知，char类型在内存中占用的大小为1个字节，也就是8个比特位，可以用8位1进制表示大小。 在C语言中有signed char和unsigned char，其中unsigned char 表示为无符号的char类型，没有符号位，那么它最小表示为八个0的二进制，换算为十进制就是0，最大为8个1的二进制，换算为十进制就是255，所以可知unsigned char的取值范围为0—255 signed char：表示为有符号的char类型，因为有符号位，所以只能用7位表示数值的大小，7个0的二进制换算为十进制为0，7位1的二进制换算为十进制为127，所以按理说其范围应该是（-127）----（+127），但是有一个特殊情况，就是10000000的有符号数表示为-0，00000000的有符号数表示为0，在数学中，这两个值应该是相同的，但是在计算机中它们并不相等，所以就将-0人为规定为-128，所以综上，signed char的取值范围为（-128）—（+127）
2. 基本上所有数据类型的取值范围都可以推测，但是有的数据类型，比如长整型占8个字节的空间，也就是64位二进制数，实在太大了，不好计算，所以我们只需要知道数据类型的取值范围的计算方法，以及一些简单的数据类型的取值范围即可，如何查看它们呢？可以下载软件everything查找文件limits.h（整型相关类型的取值范围）和文件float.h（浮点型相关类型的取值范围），找到后将其拖入VS即可查看各种数据类型的取值范围。

五、变量

在C语言中，经常变化的值称为变量，不变的值称为常量，在之前我们了解了许多数据类型，它们就可以用来创建变量 创建变量的本质就是在内存中开辟一个空间，用来存放我们的数据，而能存放数据的多少和存放哪种数据就由我们的数据类型决定，创建格式为：数据类型 变量名，比如：

int age; //整型变量
char ch; //字符变量
double weight; //浮点型变量

变量的分类：

1. 全局变量：定义在大括号外的变量，如果想使用，在整个工程都可以想办法使用，生命周期是整个工程的生命周期
2. 局部变量：定义在大括号内的变量，只能在自己的局部范围使用，生命周期是从大括号进入时开始，从大括号出来时结束，如果全局变量和局部变量重名，那么会优先使用局部变量

**变量的初始化：**在创建变量时给一个初始值叫做初始化，比如：

int age = 0; //整型变量，初始化值为0

我们需要注意两点：（1）在VS2022编译器中十分严谨，如果一个局部变量没有初始化就不让使用，局部变量一定要初始化（2）一个局部变量不初始化时它的值是随机的，全局变量没有初始化的时候默认是零

变量的存储：在学习C/C++时，我们会关注内存中的三个区域，栈区，堆区，静态区

1. 局部变量存放在栈区
2. 全局变量存放在静态区
3. 堆区用来进行动态内存管理（以后会详细介绍）

六、算术操作符+、-、*、/、%

操作符又叫运算符，属于双目操作符，操作符两边的数据叫做操作数，双目操作符就是在两边都分别有一个操作数的操作符，比如1+1，“+”这个操作符两边有两个操作符，所以属于双目操作符

1. +、-、*：分别表示加减乘，与平常计算规则一致，此处不再赘述
2. /：表示除法，它有点特殊，如果两边都是整数，那么就执行整数除法，如果有任意一边是小数，或者两边都是小数就执行小数除法，如图：

如果/的两边都是整数，那么它就只会返回整数，5除以2的商为2，余数为1，所以结果为2，那怎么才能得到数学上5除以2等于2.5呢？很简单，我们只需要把5变成5.0或者把2变为2.0，或者两者都变即可，如图：

注意：小数默认会打印后六位

1. %：作用是取模，也就是取余数，比如上面的例子5/2的商为2，余数为1，那么5%2的结果就为1，如图：

七、赋值操作符：=和复合赋值

在变量创建时给一个值叫做初始化，在变量创建好后再给一个值，就叫做赋值，赋值操作符是=

1. 连续赋值：比如：

 int a = 3;
 int b = 5;
 int c = 0;
 c = b = a+3;//从右往左依次进行赋值

它的规则是从右往左依次进行赋值，先计算a+3等于6，再把它赋值给b，最后再把b赋值给c，虽然C语言提供这种赋值方式，但是更推荐拆开来写，既容易理解，又方便以后调试，比如上述代码可以写为：

 int a = 3;
 int b = 5;
 int c = 0;
 b = a+3;
 c = b;

1. 复合赋值：在写代码时我们可能出现对一个变量进行自增，自减的操作，比如以下的代码：

int a = 10;
 a = a+3;
 a = a-2;

为了简便写出，C语言提供了复合赋值方法，比如：

int a = 10;
 a += 3;//相当于 a = a+3;
 a -= 2;//相当于 a = a-2;

像我们前面学的五个操作符都可以这样使用，+=，-=，*=，/=，%=，还有一些操作符也可以这样使用，后期再讲解

八、单目操作符++、–、+、-

我们知道了双目操作符的定义，也就不难理解单目操作符了，就是它只有一个操作数，接下来我们进行详细的讲解：

1. ++：它的作用就是给自身加上一个1，起到自增1的作用，++又分为前置++和后置++，比如：

int a = 2;
++a;//前置++
a++;//后置++

它们的区别是前置++是先自增1，再进行其他操作，后置++是使用变量当前值，再对变量加一，前置++举例如下：

后置++举例如下：

1. –：它的作用是给变量自减1，同样分为前置–和后置–，用法与++一致，此处不再赘述
2. +和-：分别代表正负号，与数学里用法一致，此处也不再赘述

九、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：(类型) 比如输入代码 int a = 3.14; 编译器会报警告，为了消除这个警告，我们可以使用强制类型转换：

int a = (int)3.14//a是int类型, 3.14是double类型(浮点型默认为double)
                //两边的类型不⼀致，编译器会报警告
               //这样就是将3.14强制类型转换为int类型，这种强制类型转换只取整数部分

最后申明一点，强扭的瓜不甜，为了增强代码的可读性，减少出现bug的概率，除非迫不得已，否则不要使用强制类型转换