本節課理論知識較多。
- C語言有哪些數據類型？有哪些整數類型？有哪些浮點類型？
- 各種數據類型如何表示？輸入輸出格式化有哪些？
- 各種類型大小是多少？范圍是多少？
- 如何選擇整型類型和浮點類型？
1. 數據類型
學習是一個日積月累的過程，從多模仿，到多看多想，最后到多用。
數值類型分為整型(整數)和浮點型(小數)。按照表示數字范圍的從大到小
- 整數分為五類：字符型(
char)、短整型(short)、整型(int)、長整型(long)和長長整型(long long) - 浮點型分三類：單精度型(
float)、雙精度型(double)和長雙精度型(long double)
1.1 獲取類型大小
關鍵字sizeof：查看變量或者類型大小
int n;
printf("%d",sizeof(int));
printf("%d",sizeof(n));
上面的括號不是必須的，但是建議帶上。所以也可以如下表示：
int n;
printf("%d",sizeof int);
printf("%d",sizeof n);
2.2 各種類型的大小
printf("sizeof(char)=%d\n",sizeof(char));
printf("sizeof(short)=%d\n",sizeof(short));
printf("sizeof(int)=%d\n",sizeof(int));
printf("sizeof(long)=%d\n",sizeof(long));
printf("sizeof(long long)=%d\n",sizeof(long long));
printf("sizeof(float)=%d\n",sizeof(float));
printf("sizeof(double)=%d\n",sizeof(double));
printf("sizeof(long double)=%d\n",sizeof(long double));
在編譯命令加上選項-m32再試一下。
通常有些類型大小并不是固定的，計算機硬件、操作系統和編譯器都會影響類型的大小。通常類型大小有如下規律：
char < short < int < float < double
int <= long <= long long
在常用的計算機硬件和操作系統中，各種類型的大小如下表所示：
2.3 字節
sizeof獲得數據的單位是Byte(字節)。Byte(字節)是計量存儲容量的一種計量單位，一個字節是8位二進制，可容納256個數字。一個ASCII字符就是一個字節。
除了Byte(字節)，還有其他常用存儲容量單位
| No. | 單位 | 說明 |
|---|---|---|
| 1 | bit(比特/位) | 計算機中的最小數據單位，1個Byte(字節)=8個bit(比特/位) |
| 2 | word(字) | 計算機CPU一次操作處理實際數據最大位數，我們常說的32/64位就是計算機的字。 |
| 3 | KB | 1KB=1024B |
| 4 | MB | 1MB=1024KB |
| 5 | GB | 1GB=1024MB |
| 6 | TB | 1TB=1024GB |
有時，我們用
B表示Byte(字節)，用b表示bit(比特/位)，注意兩者區別。
2.4 輸入輸出格式化
| No. | 類型 | 占位符 |
|---|---|---|
| 1 | char |
%c |
| 2 | short |
%hd |
| 3 | int |
%d |
| 4 | long |
%ld |
| 5 | long long |
%lld |
| 6 | float |
%f |
| 7 | double |
%lf |
| 8 | long double |
%Lf |
double的輸入占位符必須是%lf，輸出占位符可以是%f。
2. 整數類型
2.1 表示范圍
每種數據類型大小不同，各自表示數據范圍也不同。下面的常用類型的范圍。
| No. | 類型 | 數字范圍 | 表示 |
|---|---|---|---|
| 1 | char |
-128~127
|
-27~27-1 |
| 2 | short |
-32 768~32 767 約 |
-215~215-1 |
| 3 | int |
-2 147 483 648~2 147 483 647 約 |
-231~231-1 |
| 4 | long long |
-9 223 372 036 854 775 808~9 223 372 036 854 775 807 約 |
-263~263-1 |
上面的是通常范圍(32位下)，實際上有些情況略有出入。總之，類型的表示范圍與類型大小存在如下關系：
其中，是類型大小。
2.2 無符號整型
在一些特殊情況下，數據只用0和整數，不存在負數，這時可以使用無符號整型unsigned。無符號整型只是在原來的整型前加上關鍵字unsigned。因為沒有負數，所以數值的表示范圍擴大了一倍。
| No. | 類型 | 數字范圍 | 表示 |
|---|---|---|---|
| 1 | unsigned char |
0~255
|
0~28-1 |
| 2 | unsigned short |
0~65 535約 |
0~216-1 |
| 3 | unsigned int |
0~4 294 967 295約 |
0~232-1 |
| 4 | unsigned long long |
0~18 446 744 073 709 551 615
|
0~264-1 |
類型的表示范圍與類型大小存在如下關系：
其中，是類型大小。
輸入輸出無符號整型格式
| No. | 類型 | 占位符 |
|---|---|---|
| 1 | char |
%u |
| 2 | short |
%hu |
| 3 | int |
%u |
| 4 | long |
%lu |
| 5 | long long |
%llu |
2.3 整型類型選擇
整型類型很多，通常遵循下面的使用規則：
- 大多數情況下使用
int。 - 如果
int范圍不夠，使用long long。 - 避免使用
long。 - 謹慎使用
unsigned。
3. 浮點類型
3.1 浮點數的范圍
運行下面程序，分析執行結果：
#include <stdio.h>
int main(){
printf("1.0/0.0 = %f\n",1.0/0.0);
printf("-1.0/0.0 = %f\n",-1.0/0.0);
printf("0.0/0.0 = %f\n",0.0/0.0);
return 0;
}
當浮點數超出可表示的范圍，會有如下值。
| No. | 輸出 | 含義 |
|---|---|---|
| 1 | inf |
表示正無窮大 |
| 2 | -inf |
表示負無窮大 |
| 3 | nan |
不存在 |
3.2 浮點數的精度
- 設計上的精度問題
運行下面程序，分析執行結果：
#include <stdio.h>
int main(){
float f = 123456789.0;
double d = 123456789.0;
printf("f=%f\n" ,f);
printf("d=%lf\n",d);
return 0;
}
計算機浮點數存在精度問題。
| No. | 類型 | 數字范圍 | 有效數字 |
|---|---|---|---|
| 1 | float |
-3.4E+38~3.4E+38
|
6~7 |
| 2 | double |
-1.7E-308～1.7E+308
|
15~16 |
| 3 | long double |
-1.2E-4932~1.2E+4932
|
18~19 |
注意：浮點類型沒有無符號unsigned類型。
- 運算中的精度問題
運行下面程序，分析執行結果：
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
printf("%f - %f = %f\n", a,b,c);
return 0;
}
上面結果看似正確，把程序改成如下：
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
if(c == 1.2){
printf("%f == 1.2",c);
}else{
printf("%f != 1.2",c);
}
return 0;
}
以7位有效數組打印運算結果。
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
printf("%.7f - %.7f = %.7f\n", a,b,c);
return 0;
}
發現運算中存在精度缺失。
如何比較浮點數？使用最小誤差。
#include <stdio.h>
int main(){
float a = 10.2;
float b = 9;
float c = a - b;
if(fabs(c - 1.2) < 0.000001){
printf("%f == 1.2\n",c);
}else{
printf("%f != 1.2\n",c);
}
return 0;
}
在誤差范圍內認為相等。即絕對值差小于精度最小值。
float浮點數誤差通常為(6位有效數字)。
double浮點數誤差通常為(15位有效數字)。
3.3 浮點類型選擇
浮點類型有三種，通常遵循下面的使用規則：
- 大多數情況下使用
double。 - 盡量不要使用
float。 - 過程運算可以使用
long double。
問題
- 既然浮點數這么不準確，為什么還需要？
浮點數通過損失精度，獲取更大的表示范圍。 - 試一試：整數除以零會有什么結果
#include <stdio.h>
int main(){
printf("1/0 = %d\n",1/0);
return 0;
}
4. 字符類型
字符類型是一個特殊類型，是整型的一種。使用單引號表示字符字面量，例如：字母'a'、數字'1'、空字符''、轉義字符\n。
通常使用%c作為格式化占位符輸入輸出，有時也可以使用%d輸出字符對應ASCII編碼。
- 打印字符
#include <stdio.h>
int main(){
char c='1';
printf("%c\n%d\n",c,c);
return 0;
}
4.1 ASCII編碼
ASCII編碼使用7 位二進制數（剩下的1位二進制為0）來表示所有的大寫和小寫字母，數字0 到9、標點符號， 以及在美式英語中使用的特殊控制字符。
ASCII表的特點：
- 字母在ASCII表中是順序排列的。
- 大寫字母和小寫字母是分開排列的。
C語言中字符即數字。
printf("%d\n",'a'); printf("%c\n",97);
4.2 運算
- 字符類型可以像整型一樣參與運算。
例如：
#include <stdio.h>
int main(){
char a='a';
printf("%c\n%c\n",a,a+1);
return 0;
}
字符類型操作含義：
- 一個字符加上一個數字得到ASCII表中對應新字符。
- 兩個字符相減，得到這兩個字符在表中的距離。
實例：
- 分別打印出26個大寫字母和小寫字母。
- 把一個字符串整型數字轉化成整型數字。例如：
"1234"轉發成1234。 - 判斷一個字符串是否存在滿足標識符命名規則。
- 大小寫轉換
4.3 轉義字符/逃逸字符
在ASCII表中，除了常見的字符(如：大小寫字母、數字等)，還包含一些無法打印出來的控制字符或特殊字符。這些字符以反斜線\開頭，后面接著一個字符，這種字符被稱作轉義字符/逃逸字符。
- 常用的轉義字符/逃逸字符
| 字符 | 含義 | 字符 | 含義 |
|---|---|---|---|
\' |
單引號 | \" |
雙引號 |
\r |
回車 | \n |
換行 |
\b |
退格符 | \f |
翻頁符 |
\t |
表格符 | \\ |
反斜線符 |
5. 布爾類型
在C99中新增bool類型表示邏輯值，它只有兩種值(true和false)。使用前需要加上頭文件stdbool.h。
6. 數據轉換
6.1 自動類型轉換
當運算符左右兩邊操作數的類型不一致時，會自動轉換成較大類型。
- 整型：
char→short→int→long→long long - 浮點型：
int→float→double→long double
6.2 強制類型轉換
當把一個較大的類型轉換成較小的類型，需要強制轉換。
強制轉換語法
(轉換后的類型)值
例如：
printf("%d\n",(int)3.14);
有時，整型轉浮點型也需要強制轉換。
例如：
printf("%f\n",(double)1/2);
其中，浮點數轉整數采用的是截斷方式。
7.練習
- 下面代碼輸出結果
int main(){
for(char i =0; i < 256; ++i){
printf("%d\n", i);
}
}
