第二章 基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符和表達(dá)式

第二章基本數(shù)據(jù)類型 運(yùn)算符和表達(dá)式 2 1C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型 2 1 1概述程序設(shè)計(jì)主要解決兩個(gè)問(wèn)題 一個(gè)是動(dòng)作 即怎樣做的問(wèn)題 這由語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn) 另一個(gè)是動(dòng)作的對(duì)象 即數(shù)據(jù)的存放問(wèn)題 這由數(shù)據(jù)類型來(lái)決定 世界上著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃斯 N Wirth 提出這樣一個(gè)公式 程序 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 算法為什么要規(guī)定數(shù)據(jù)類型呢 不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中占據(jù)不同長(zhǎng)度的存儲(chǔ)區(qū) 2 一種數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)著一個(gè)值的范圍 3 一種數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)著一個(gè)運(yùn)算集 2 1 2數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型 1 2 2常量 2 常量 程序運(yùn)行過(guò)程中其值不發(fā)生變化的量 三類常量 數(shù)值 字符和字符串 2 2 1數(shù)值常量一 整數(shù)常量的表示1 計(jì)數(shù)制的通用表示方法A an 1 bn 1 an 2 bn 2 a1 b1 a0 b0 a 1 b 1 a 2 b 2 a m b m基數(shù) b 所含數(shù)碼的個(gè)數(shù)權(quán) bx 表明數(shù)碼所在的位置數(shù)碼 0 b 1 整數(shù)常量 實(shí)數(shù)常量 數(shù)值常量 二進(jìn)制數(shù) 基數(shù) 2權(quán) 2x數(shù)碼 0 1例如 1010 11 1 23 0 22 1 21 0 20 1 2 1 1 2 2 10 75二進(jìn)制數(shù)權(quán)值 1286432168421注 計(jì)算機(jī)中使用二進(jìn)制編碼表示數(shù)據(jù) 且只存在二進(jìn)制 2 十進(jìn)制表示基數(shù) 10權(quán) 10 x數(shù)碼 0 9例如 123 45 1 102 2 101 3 100 4 10 1 5 10 2 3 八進(jìn)制表示基數(shù) 8權(quán) 8x數(shù)碼 0 7例如 023 2 81 3 80 19注 八進(jìn)制是二進(jìn)制的短格式計(jì)數(shù)法 一位對(duì)三位 例如 023對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為010011注 C語(yǔ)言中八進(jìn)制數(shù)第一個(gè)數(shù)字必須為0 八進(jìn)制標(biāo)志 例如 0213 030 056 01234 十六進(jìn)制表示基數(shù) 16權(quán) 16X數(shù)碼 0 9 A B C D E F例如 0XBF3C 11 163 15 162 3 161 12 160 48956 注 十六進(jìn)制是二進(jìn)制的短格式計(jì)數(shù)法 一位對(duì)四位 例如 0XBF3C對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為1011111100111100注 十六進(jìn)制數(shù)前兩個(gè)數(shù)字必須為0X 十六進(jìn)制標(biāo)志 例如 0X213 0X30 0X56 0X12A二 整數(shù)常量的幾種表示方式之間的轉(zhuǎn)換 紅色 連續(xù)除基數(shù) 取余數(shù)直到商為零淺藍(lán) 按權(quán)值位展開(kāi) 黃色 借助二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換 1 十進(jìn)制變八進(jìn)制或十六進(jìn)制 紅色 1 將139變?yōu)榘诉M(jìn)制數(shù) 0213 8139817余382余10余2將3158變?yōu)槭M(jìn)制數(shù) 0XC56 2 八進(jìn)制或十六進(jìn)制變十進(jìn)制 淺藍(lán) 1 將0213變?yōu)槭M(jìn)制數(shù) 139 0213 2 82 1 81 3 80 139 2 將0XC56變?yōu)槭M(jìn)制數(shù) 3158 3 八進(jìn)制與十六進(jìn)制變換 黃色 1 將0X1A3變成八進(jìn)制數(shù) 0643 P19 2 將0334變?yōu)槭M(jìn)制數(shù) 0XDC P19 三 整數(shù)常量的取值范圍短整型數(shù) 基本整型數(shù) 長(zhǎng)整型數(shù) 四 溢出整數(shù)的值超出了所能表示的范圍 有符號(hào)短整型 16位 32768 32767 無(wú)符號(hào)短整型 16位 0 65535 有符號(hào)整型 16位 32768 32767 無(wú)符號(hào)整型 16位 0 65535 有符號(hào)長(zhǎng)整型 32位 2147483648 2147483647 無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型 32位 0 4294967295 五 實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)只使用十進(jìn)制形式表示兩種表示方法 小數(shù)形式與指數(shù)形式1 小數(shù)形式 由整數(shù)部分 小數(shù)點(diǎn) 小數(shù)部分組成2 7180 123123 0 123123 0 02 指數(shù)形式 整數(shù)部分 小數(shù)部分 e前部分稱為尾數(shù) 表示實(shí)數(shù)的有效值 符號(hào)表示整體的正負(fù) e后部分稱為階碼 表示小數(shù)點(diǎn)在尾數(shù)基礎(chǔ)上的移動(dòng)位數(shù) 符號(hào)表示移動(dòng)的方向例如 3 14e2 3 14e 2實(shí)數(shù)的分類 單精度 例如 3 1415f雙精度 例如 3 1415長(zhǎng)雙精度 例如 3 1415L 實(shí)數(shù)取其值的絕對(duì)值范圍 當(dāng)實(shí)數(shù)超出它的類型所能表示的范圍時(shí)產(chǎn)生溢出 如果實(shí)數(shù)的絕對(duì)值小于所能表示的最小值則產(chǎn)生下溢 例如 實(shí)數(shù)1 7e 309和 1 7e 309均產(chǎn)生下溢 因?yàn)?1 7e 309 1 7e 308 上溢時(shí)將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果 實(shí)數(shù)又分為單精度 float 雙精度 double 和長(zhǎng)雙精度 longdouble 三類 實(shí)數(shù)的缺省類型為雙精度數(shù) double型 在實(shí)數(shù)后面加后綴字母f或F表示單精度數(shù) float型 例如3 14159F 在實(shí)數(shù)后面加后綴字母l或L表示長(zhǎng)雙精度數(shù) longdouble型 例如1 7e 309L 單精度實(shí)數(shù)具有6 7位十進(jìn)制有效數(shù)字 雙精度實(shí)數(shù)具有15 16位十進(jìn)制有效數(shù)字 長(zhǎng)雙精度數(shù)具有18 19位十進(jìn)制有效數(shù)字 2 2 2字符常量一對(duì)單引號(hào)括起來(lái)的單一字符 例如 A 2 字符常量在內(nèi)存中占一個(gè)字節(jié)存放 存放的值為該字符的ASCII碼值 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII碼 AmericanStandardCodeforInformationInterchange 前32個(gè) 0 x0 0 x1f為控制字符 是空格 編碼為OX20 3 編碼為OX33 9 編碼為OX39 A 編碼為OX41 Z 編碼為OX5A a 編碼為OX61 z 編碼為OX7A 2 2 3轉(zhuǎn)義字符用于表示一些沒(méi)法表示的字符 例如控制字符 單引號(hào)等兩種表示形式 1 反斜杠后面跟一個(gè)字符例如 0 空字符 n 換行 t 橫向跳格 b 退格 r 回車 字符 單引號(hào) 雙引號(hào)2 反斜杠后面跟一個(gè)字符的ASCII碼 兩位十六進(jìn)制數(shù) xhh或三位八進(jìn)制數(shù) ddd 例如 換行字符可以表示為 n 012 12 XA 2 2 4字符串常量一對(duì)雙引號(hào)括起來(lái)的零個(gè)或多個(gè)的字符序列 字符序列中的字符個(gè)數(shù)稱為字符串的長(zhǎng)度 例如 thisisastring n thisisa c program 長(zhǎng)度為0的字符串 即一個(gè)字符都沒(méi)有的字符串 稱為空串 表示為 一對(duì)緊連的雙引號(hào) 在存儲(chǔ)字符串常量時(shí) 由系統(tǒng)在字符串的末尾自動(dòng)加個(gè)空字符 0 作為字符串的結(jié)束標(biāo)志例如 有一個(gè)字符串 CHINA 它在內(nèi)存中的實(shí)際存儲(chǔ)如下所示 字符串如果有n個(gè)字符 則占用n 1個(gè)內(nèi)存空間 字符串必須寫成一行 如下寫法是錯(cuò)誤的 printf Hello howareyou 字符串常數(shù)必須寫成一行 如果一行寫不下 則有兩種方法可以將行擴(kuò)展到下一行 printf hello howareyou 兩個(gè)字符串中間只有空白字符 分隔符 認(rèn)為這是一個(gè)字符串 2 續(xù)行符printf hello howareyou 2 2 5符號(hào)常量將一個(gè)常量定義為一個(gè)標(biāo)識(shí)符 這個(gè)標(biāo)識(shí)符可以代替對(duì)應(yīng)的常量 稱為符號(hào)常量 例如 definePI3 1415926 符號(hào)常量名使用大寫字母 使用符號(hào)常量的優(yōu)點(diǎn) 1 輸入很長(zhǎng)的常量可以避免出錯(cuò) 簡(jiǎn)化輸入 2 含義直觀 3 修改容易例如 計(jì)算相同半徑下的圓周長(zhǎng) 圓面積和圓球體積 definePI3 14159main main floatl s v r floatl s v r printf inputr printf inputr scanf f 2 3變量及數(shù)據(jù)類型 2 3 1變量和變量的地址變量 程序運(yùn)行中可以改變的量 本質(zhì)是內(nèi)存中的一塊存儲(chǔ)區(qū) 變量名 是這塊存儲(chǔ)區(qū)的首地址的符號(hào)標(biāo)識(shí) 通過(guò)變量名找到這塊存儲(chǔ)區(qū)在內(nèi)存中的位置 找到該塊存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)的內(nèi)容 注 使用變量名表示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù) 使用 變量名表示地址 變量類型 表明這塊存儲(chǔ)區(qū)的大小 以及施加在這塊存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)的內(nèi)容上的操作范圍 在程序運(yùn)行時(shí) 變量的值存儲(chǔ)在一定的存儲(chǔ)單元中 為此 須弄清楚變量名和變量值這兩個(gè)不同的概念 如左圖所示 存儲(chǔ)某變量值的存儲(chǔ)單元的首地址稱為變量的地址 如右圖所示的單精度實(shí)型變量average 是具有4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元 它們分別是單元4000 4003 而4000就稱為變量average的首地址 在C語(yǔ)言中 變量的地址用變量名前加 符號(hào)表示 即 average 或者說(shuō) average的值就是4000 變量名floataverage average 4000sum變量值400140024003存儲(chǔ)單元 30 2 3 2基本數(shù)據(jù)類型變量一 整型變量包括基本整型 短整型和長(zhǎng)整型 ANSIC規(guī)定long不短于int short不長(zhǎng)于int 具體實(shí)現(xiàn)取決于計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1 整型變量的類型標(biāo)識(shí)符有符號(hào)短整型 signed short int 無(wú)符號(hào)短整型 unsignedshort int 有符號(hào)基本整型 signed int無(wú)符號(hào)基本整型 unsigned int 有符號(hào)長(zhǎng)整型 signed long int 無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型 unsignedlong int 例如 inta 取值范圍為 32768 32767unsignedintb 取值范圍為0 65535 二 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示無(wú)符號(hào)數(shù)表示00000000 00000000000000000 011111111 2551111111111111111 65535表示有符號(hào)數(shù) 加正負(fù)號(hào) 用0和1代表正負(fù) 用某種編碼方式使符號(hào)位也直接參與運(yùn)算 不用特殊處理并得到正確結(jié)果機(jī)器數(shù) 符號(hào)數(shù)值化了的數(shù) 最高位為符號(hào)位 1表示負(fù)號(hào) 0表示正號(hào) 其余為真值 原碼表示法 符號(hào) 絕對(duì)值例如 3 原碼 00000011 03H 3 原碼 10000011 83H 0 原碼 00000000 00H 0 原碼 10000000 80H 八位 十六位 補(bǔ)碼表示法 計(jì)算機(jī)中有符號(hào)數(shù)用補(bǔ)碼表示正數(shù)的補(bǔ)碼 正數(shù)的原碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼 該負(fù)數(shù)相對(duì)應(yīng)的正數(shù)的補(bǔ)碼按位取反再加一例如 46 補(bǔ)碼 46 補(bǔ)碼 0010111011010001 按位取反 11010010 D2H 加一 n位補(bǔ)碼的表數(shù)范圍 2n 1 N 2n 1 1n 8 128 N 127n 16 32768 N 32767 三 實(shí)型變量實(shí)型變量為 單精度型 雙精度型和長(zhǎng)雙精度型 單精度 float 四個(gè)字節(jié)存儲(chǔ) 雙精度 double 八個(gè)字節(jié)存儲(chǔ) 長(zhǎng)雙精度 longdouble 字節(jié)數(shù) 8 取決于計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 取值范圍 單精度型 有6 7位有效數(shù)字 范圍約為 3 4e 38 3 4e 38 雙精度型 有15 16位有效數(shù)字 范圍約為 1 7e 308 1 7e 308 長(zhǎng)雙精度型 如TurboC中的長(zhǎng)雙精度型變量的值在內(nèi)存中占10個(gè)字節(jié) 四 字符變量用于存放字符常量 存放的是字符的ASCII碼 類型標(biāo)識(shí)符為char 2 3 3變量說(shuō)明變量遵循先定義 說(shuō)明 后使用的原則 變量說(shuō)明的目的 在編譯時(shí)便于發(fā)現(xiàn)未經(jīng)定義的變量名 2 根據(jù)類型信息來(lái)檢查對(duì)變量施加的運(yùn)算是否合理 3 編譯時(shí)根據(jù)類型為變量分配固定長(zhǎng)度的存儲(chǔ)單元 并確定數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的表示方法 變量說(shuō)明形式 存儲(chǔ)類別 存儲(chǔ)類別決定變量的存儲(chǔ)位置 同時(shí)也決定變量的生存期和作用域 數(shù)據(jù)類型用于指明變量名表中所列變量的數(shù)據(jù)類型 例如 intnumber score unsignedlongdistance 例2 1 不同整型變量的混合運(yùn)算 main inta b c d x y unsignedinte a 20 b 15 c 50 d 10 e 25 x a b e y c d e printf na b e d c d e d n x y 運(yùn)行結(jié)果為 a b e 30 c d e 65 例2 2 整型數(shù)據(jù)的溢出問(wèn)題 main inta x unsignedintb y a 3 b 65532 x a b y a b printf x d y u n x y 運(yùn)行結(jié)果為 x 1 y 6553500000000000000113 a 111111111111110065532 b1111111111111111 例2 3 字符型數(shù)據(jù)和整型數(shù)的混合運(yùn)算 main charc1 c2 c3 c1 A 3 c2 65 c3 A printf c c c n c1 c2 c3 printf d d d n c1 c2 c3 運(yùn)行結(jié)果如下 D A A68 65 65 2 3 4變量的初始化變量說(shuō)明只是指定了變量的名字和數(shù)據(jù)類型 并沒(méi)有給它們賦初值 但程序中有些變量在使用前必須賦初值例如 作為計(jì)數(shù)器 n n 1 使用的整型變量n通常要置初值0在C語(yǔ)言程序中 沒(méi)有賦初值的變量并不意味著該變量中就沒(méi)有數(shù)值 因?yàn)樵撟兞克鶚?biāo)識(shí)的存儲(chǔ)單元中還保留著以前使用該單元時(shí)留下的內(nèi)容 只是尚未對(duì)該變量定義特定值 于是 直接引用該變量就會(huì)產(chǎn)生莫名其妙的結(jié)果 沒(méi)有賦值的變量?jī)?nèi)存單元會(huì)有隨機(jī)值存在 變量賦初值的一般形式 例如 intn 0 s 1 doubleprice 35 5 intx y 10 z 2 4運(yùn)算符和表達(dá)式 2 4 1概述運(yùn)算符 C語(yǔ)言中用于描述數(shù)據(jù)運(yùn)算的特殊符號(hào) 操作數(shù) 運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象 常量 變量 函數(shù)等 表達(dá)式 用運(yùn)算符將C語(yǔ)言的各種運(yùn)算對(duì)象連接起來(lái) 組成符合C語(yǔ)言語(yǔ)法要求的式子 一個(gè)常量或變量也可稱為表達(dá)式 目 對(duì)一個(gè)運(yùn)算符而言 參加運(yùn)算的操作數(shù)的個(gè)數(shù) 單 雙 三 例如 a b sin x 2優(yōu)先級(jí) 運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí) 規(guī)定表達(dá)式中不同運(yùn)算符相鄰出現(xiàn)時(shí) 運(yùn)算符的計(jì)算順序 優(yōu)先級(jí)高的運(yùn)算符先進(jìn)行計(jì)算 結(jié)合性 C語(yǔ)言特有的 用來(lái)規(guī)定同樣優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符相鄰出現(xiàn)時(shí)表達(dá)式的計(jì)算方式 計(jì)算方向 例如 a b c d a b c d i i 注 括號(hào)可以用來(lái)改變表達(dá)式的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合方式 2 4 2算術(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式1 基本算術(shù)運(yùn)算符 加法或正值運(yùn)算符 減法或負(fù)值運(yùn)算符 乘法運(yùn)算符 除法運(yùn)算符 求余數(shù)運(yùn)算符 1 整數(shù)除法和實(shí)數(shù)除法整數(shù)除 兩個(gè)操作數(shù)全是整數(shù) 商為整數(shù) 小數(shù)部分被舍棄 例如 5 2 2 10 3 3實(shí)數(shù)除 兩個(gè)操作數(shù)只要有一個(gè)是實(shí)數(shù) 商為實(shí)數(shù) 例如 3 0 5 0 0 63 5 0 0 6 2 關(guān)于求余數(shù)運(yùn)算 兩個(gè)操作數(shù)必須全為整數(shù) 結(jié)果為整數(shù) 符號(hào)與被除數(shù)相同例如 53 7 453 7 4 53 7 4 3 混合運(yùn)算運(yùn)算符兩側(cè)的數(shù)據(jù)類型可以不同 系統(tǒng)先將兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象轉(zhuǎn)換成相同的數(shù)據(jù)類型 再進(jìn)行實(shí)際計(jì)算 這種由混合運(yùn)算引起的類型轉(zhuǎn)換是自動(dòng)進(jìn)行的 例如 a 2 718 b 10 5 2 a b 設(shè)a和b是實(shí)型變量 轉(zhuǎn)換原則 表示范圍小的類型轉(zhuǎn)換為表示范圍大的類型2 自增 自減運(yùn)算符 和 功能 將一個(gè)變量加1或減1 常用來(lái)修改計(jì)數(shù)次數(shù) 下標(biāo)或指針 i ii i例如 intx a 5 x a x a a a 1x a x a a a 1x a a a 1 x ax a a a 1 x a 1 操作數(shù)必須是變量 和 運(yùn)算符的操作數(shù)只能是變量 而不能是常量或表達(dá)式 例如 25 是不合法的 i j 是不合法的 2 單目運(yùn)算符 優(yōu)先級(jí)與取負(fù)數(shù)運(yùn)算符 相同 結(jié)合方向是從右至左 例如 inti 4 printf d i 輸出 4 i最終等于5 相當(dāng)于printf d i 注意 1 優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性 單目運(yùn)算符 和 是從右至左結(jié)合的 和 是從左至右結(jié)合的 2 書(shū)寫表達(dá)式要使用括號(hào)使表述清晰例如 i j寫成 i j 2 4 3賦值運(yùn)算符和賦值表達(dá)式賦值 把表達(dá)式的值存入變量所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間1 簡(jiǎn)單賦值運(yùn)算符 格式 變量名 表達(dá)式 如果 兩邊的類型不一致 系統(tǒng)會(huì)將右邊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為左邊變量的類型 截取或擴(kuò)展 例如 inti j doubled 2 6 charc1 a c2 j c1 c2 102 i d 3 結(jié)合性為從右至左 例如 x y 5 x y 5 2 算術(shù)復(fù)合賦值運(yùn)算符 3 2 4 4關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式關(guān)系運(yùn)算 對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行比較的運(yùn)算 由關(guān)系運(yùn)算符實(shí)現(xiàn) 大于 大于等于 小于 小于等于 等于 不等于 1 優(yōu)先級(jí)與結(jié)合性 c dx y za x y z例如 intx 2 y 3 求z1和z2的值z(mì)1 0 x 9z2 3 1 x 1 y 2 a b c d x y z a x y z z1 0 x 9 z2 3 1 x 1 y 2 2 4 5邏輯運(yùn)算符和邏輯表達(dá)式邏輯運(yùn)算符用來(lái)描述同時(shí)滿足 只要滿足其一 相反的條件等關(guān)系 邏輯與 邏輯或 邏輯非 1 邏輯運(yùn)算真值表 2 優(yōu)先級(jí)與結(jié)合性 算術(shù)運(yùn)算 關(guān)系運(yùn)算 賦值運(yùn)算 是右結(jié)合方向 與 是左結(jié)合方向 例如 寫出下列表達(dá)式的執(zhí)行順序x y a a c 9 注意 在計(jì)算邏輯表達(dá)式時(shí) 并不是所有的表達(dá)式都要被求解 邏輯與 如果第一個(gè)操作數(shù)被判定為 假 系統(tǒng)不再判定或求解第二操作數(shù) 邏輯或 如果第一個(gè)操作數(shù)被判定為 真 系統(tǒng)不再判定或求解第二操作數(shù) 例如 假設(shè)n1 n2 n3 n4 x y的值分別為1 2 3 4 1 1 則求解表達(dá)式 x n1 n2 y n3 n4 后x和y的值 條件或邏輯表達(dá)式用整數(shù) 表示結(jié)果 邏輯真 用 表示結(jié)果 邏輯假 在判斷一個(gè)數(shù)據(jù)的 真 或 假 時(shí) 卻以 和非 為根據(jù) 如果為 則判定為 邏輯假 如果為非 則判定為 邏輯真 例如 x 10 y 5 z a 求下列表達(dá)式的值 xy z x 010 0 3 2 4 6條件運(yùn)算符 1 格式 表達(dá)式1 表達(dá)式2 表達(dá)式3 2 運(yùn)算規(guī)則 如果 表達(dá)式1 的值為非0 即邏輯真 則運(yùn)算結(jié)果等于 表達(dá)式2 的值 否則 運(yùn)算結(jié)果等于 表達(dá)式3 的值 3 優(yōu)先級(jí)與結(jié)合性僅高于賦值運(yùn)算符 逗號(hào)運(yùn)算符 右結(jié)合性 例如 從鍵盤上輸入