基本魔法语言数据类型和变量（一） （C语言）

C语言数据类型和变量（一）

前言

任何一门编程语言的学习都始于对其基本构建块的认识。C语言中，数据类型和变量无疑是最关键的两个概念。在C语言中，选择一个 int 还是 short ，是 float 还是 double ，绝非随意之举。变量也不仅仅是一个名字，它是内存地址的符号化标签，是程序与硬件交互的直接界面。

数据类型

1. 数据类型介绍

C语言提供了丰富的数据类型来描述生活中的各种数据。使⽤整型类型来描述整数，使⽤字符类型来描述字符，使⽤浮点型类型来描述⼩数。

所谓“类型”，就是相似的数据所拥有的共同特征，编译器只有知道了数据的类型，才知道怎么操作数据。

如果C语言是一种魔法，那么数据类型便是魔法的基本元素，每种元素都有其独特的性质和用途。

下面盘点C语言提供的各种数据类型。

1.1 字符型

字符型就像风元素，它轻盈、灵动，专门用于传递信息和表达符号。单个字符就像一缕清风，可以是一个英文字母（如a、b、c）、数字符号（如1、2、3）、特殊符号（如@、#、%）或者是各种语言的文字符号（如汉字"风"、日文假名"あ"）。当这些字符组合起来形成字符串（char数组）时，就像一段完整的咒语或是能产生实际效果的强风，可以表达更复杂的信息。

char //character,字符英文单词
[signed] char //有符号的，signed可写可不写
unsigned char //无符号的，不可省略

1.2 整型

整型就像土元素，它最基础、最坚实、最可靠。作为编程中最基础的数据类型之一，整型直接对应数学中的整数概念，不包含小数部分。

//整数 - integer，整数的英文单词

//短整型：
short [int]
[signed] short [int]
unsigned short [int]

//整型
int
[signed] int
unsigned int

//长整型
long [int]
[signed] long [int]
unsigned long [int]

long long [int]
[signed] long long [int]
unsigned long long [int]

1.3 浮点型

浮点型就像水元素，它流动、不精确，但可以表示程度和分量。用于计算距离、温度、金额等，用于处理需要小数精度的数值计算，恰如水的流动性和可塑性。

float //单精度浮点型
double //双精度浮点型
long double //精度更高的浮点型

1.4 空类型

空类型就像虚无元素，它不指向任何具体元素，但可以作为魔力的通道（函数返回值），或指向未知（指针），类似与一个能容纳任何元素但本身为空的神秘容器。

void func(...) //指定函数不返回任何值
int func(void) //指定函数不接受任何参数
void* //通用指针类型

1.5 布尔类型

布尔类型类似于规则魔法，其核心在于定义世界的二元性、确立绝对的是非界限。C语言原来并没有布尔类型，而是使用整数0表示假，非0表示真。

_Bool
 bool

_Bool是C99标准引入的基本数据类型，用于表示布尔值（true或false）。它只能存储0（false）或1（true）。使用 _Bool 需要包含<stdbool.h>头文件以启用 bool、true和false 的宏定义。bool是<stdbool.h>头文件中定义的宏，实际上是_Bool的别名。 true 和 false 也是宏，分别定义为1和0。

即使用布尔类型需要包含<stdbool.h>头文件。 布尔类型变量的取值是：true或false。

代码演示：

_Bool flag = true;
if(flag)
   printf("I like you\n");

1.6 各种数据类型的长度

每一种数据类型都有自己的长度，使用不同的数据类型，能够创建出长度不同的变量，变量长度的不同，储存的数据范围就有差异。

1.6.1 sizeof 操作符

sizeof 是一个关键字，也是操作符，专门是用来计算 sizeof 的操作符数的类型长度，单位是字节。在魔法中相当于洞察术，能够确保自己的代码既高效又稳定。

sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可以是变量。

sizeof(类型)
sizeof 表达式

sizeof 的操作数如果是表达式时，可以省略后边的括号。 sizeof 后边的表达式是不真实参与运算的，是**根据表达式的类型来得出大小。 sizeof 的计算结果是 size_t 类型的。size_t 类型的值打印的时候使用 %zd (在有些环境中%zu=%zd)

sizeof 运算符的返回值，C语言只规定是无符号整数，并没有规定具体的类型，而是留给系统自己去决定，sizeof 是什么值。在不同的系统中，返回值的类型有可能是 unsigned int,也有可能是 unsigned long，甚至是 unsigned long long，对应的 printf（）占位符分别是 %u、%lu和%llu。不利于程序的可移植性。

因此C语言提供一个解决办法，创造一个类型别名 size_t ，用来统一表示 sizeof 的返回值类型。

1.6.2 数据类型长度

不同的数据类型有不同的字节长度，不同编译器的字节长度可能不同。

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(bool));
	printf("%zd\n", sizeof(char));
	printf("%zd\n", sizeof(short));
	printf("%zd\n", sizeof(int));
	printf("%zd\n", sizeof(long));
	printf("%zd\n", sizeof(long long));
	printf("%zd\n", sizeof(float));
	printf("%zd\n", sizeof(double));
	printf("%zd\n", sizeof(long double));
		return 0;
}

这是在VS2022 X64配置下的输出：

请添加图片描述

C语言规定长度 : sizeof(long) 大于等于 sizeof(int) sizeof(long double) 大于等于 sizeof(double)

在这里插入图片描述

1.6.3 sizeof 中表达式不计算

请添加图片描述

因为 sizeof 不参与计算，又 s 是 short ，则 sizeof(s = num + 2) 在编译时就被替换成 sizeof(short)。short 在VS2022环境中是2字节，故打印值为2。

故 sizeof 在代码进行编译的时候，就根据表达式的类型确定了。而表达式的执行却要在程序运行期间才能执行，在编译期间已经 sizeo f处理掉了，所以在运行期间就不会执行表达式了。

2. signed和unsigned

C语⾔使⽤ signed 和 unsigned 关键字修饰字符型和整型类型的。 signed 关键字，表⽰⼀个类型带有正负号，包含负值；unsigned 关键字，表⽰该类型不带有正负号，只能表⽰零和正整数。两者相当于魔法元素的本源属性，是平衡的双极能量还是纯粹的单极能量。 对于 int 类型，默认是带有正负号的，也就是说由于这是默认情况，关键字 int 等同于 signed int 。关键字 signed 一般都省略不写，但是写了也不算错。

signed int a;
//等同于int a

int 类型也可以不带正负号，只表示非负整数。这是就必须使用关键字 unsigned 声明变量。

unsigned int a;

整数变量声明为unsigned 的好处是，同样⻓度的内存能够表示的最⼤整数值，增⼤了⼀倍。⽐如，16位的signed short int 的取值范围是：-32768~32767，最⼤是32767；而unsigned short int 的取值范围是：0~65535，最⼤值增⼤到了65,535。32位的int 的取值范围可以参看limits.h 中给出的定义。

下⾯的定义是VS2022环境中，limits.h中相关定义。

 #define SHRT_MIN    (-32768)  //有符号16位整型的最⼩值
#define SHRT_MAX      32767    //有符号16位整型的最⼤值
#define USHRT_MAX     0xffff   //⽆符号16位整型的最⼤值
#define INT_MIN     (-2147483647 - 1)  //有符号整型的最⼩值 
#define INT_MAX      2147483647  //有符号整型的最⼤值 

unsigned int 里面的 int 可以省略，所以上面的变量声明也可以写成下面这样。

unsigned a;

字符类型 char 也可以设置 signed 和 unsigned。

signed char c;//范围为-128到127
unsigned char c;//范围为0到255

注意，对于 char 类型，是否等同于 signed char 不确定。char 为 signed char 还是 unsigned char 取决于编译器。但大部分编译器上 char = signed char（VS2022就是这样）。这一点与 int 不同。

3. 数据类型的取值

上述的数据类型很多，尤其数整型类型就有short、int、long、longlong四种，为什么呢？ 其实每⼀种数据类型有⾃⼰的取值范围，也就是存储的数值的最⼤值和最⼩值的区间，有了丰富的类型，我们就可以在适当的场景下去选择适合的类型。如果要查看当前系统上不同数据类型的极限值： limits.h ⽂件中说明了整型类型的取值范围。 float.h 这个头⽂件中说明浮点型类型的取值范围。 为了代码的可移植性，需要知道某种整数类型的极限值时，应该尽量使⽤这些常量。 • SCHAR_MIN ，SCHAR_MAX ：signed char 的最⼩值和最⼤值。 • SHRT_MIN ，SHRT_MAX ：short 的最⼩值和最⼤值。 • INT_MIN ，INT_MAX ：int 的最⼩值和最⼤值。 • LONG_MIN ，LONG_MAX ：long 的最⼩值和最⼤值。 • LLONG_MIN ，LLONG_MAX ：longlong 的最⼩值和最⼤值。 • UCHAR_MAX ：unsigned char 的最⼤值。 • USHRT_MAX ：unsigned short 的最⼤值。 • UINT_MAX ：unsigned int 的最⼤值。 • ULONG_MAX ：unsigned long 的最⼤值。 • ULLONG_MAX ：unsigned long long 的最⼤值。

变量

1.1 变量的创建

了解清楚了类型，我们使⽤类型做什么呢？类型是⽤来创建变量的。 什么是变量呢？C语⾔中把经常变化的值称为变量，不变的值称为常量。相当于一个储存和操控元素的容器或符文，从而来储存、调用和操控数据类型。 变量创建的语法形式是这样的：

data_type name;
 |        |
 |        |
数据类型  变量名

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

变量在创建的时候就给⼀个初始值，就叫初始化。

 int age = 1;
 char ch = 'x';
 double weight = 52.0;
 unsigned int height = 100;

1.2 变量的分类

全局变量：在⼤括号外部定义的变量就是全局变量 全局变量的使⽤范围更⼴，整个⼯程中想使⽤，都是有办法使⽤的。 局部变量：在⼤括号内部定义的变量就是局部变量 局部变量的使⽤范围是⽐较局限，只能在⾃⼰所在的局部范围内使⽤的。

 #include <stdio.h>

 int global = 1;//全局变量
  
 int main()
 {
  int local = 2;//局部变量
 
     printf("%d\n", local);
     printf("%d\n", global);
     return 0;
 }

当局部变量和全局变量同名的时候，局部变量优先使⽤。

我们在学习C/C++语⾔的时候，我们会关注内存中的三个区域：栈区、堆区、静态区。

1. 局部变量是放在内存的栈区。
2. 全局变量是放在内存的静态区。
3. 堆区是⽤来动态内存管理的（后期会介绍）

（可能会有一些小毛病，若有发现还望指正，谢谢）