数据类型反应了数据的数值范围以及对这类数据可以施加的运算。

一、常量与变量

1.常量

又叫字面量，指程序在运行过程中，数据不能被改变的量。

具体类型有：整型常量、实型常量（浮点）、字符常量、字符串常量、符号常量（宏定义）。

科学计数法：

0.25e+14 —– 0.2510¹⁴
98.723E-3 —- 98.72310^-3

2.变量

变量是在程序运行过程中其值可以改变地量，它代表一个有名字、有特定属性的存储单元。变量应该先定义后使用。

变量名的规范：

• 不能是C语言的标识符（for，if，or）

• 第一个字符应该是字母或下划线

• 区分大小写

变量与指针变量：

 a ---- 值    p ---- 址
&a ---- 址   *p ---- 值

3.符号常量和常变量

(1) 符号常量

#define PI (3.14)

(2) 常变量

const int PI = 3.14

(3) 二者的区别

• 编译程序会在编译前进行预处理，将宏定义转化为对应语句。符号常量会被替换为对应数字。 符号常量仅仅是一个临时的符号 。
• 常变量只能在定义时赋值。常变量仍然是变量，有数据类型，占存储空间，但无法改变其数值。

4.自动类型转换和强制类型转换

(1) 自动类型转换

若一个表达式中含有不同类型的变量和常量，在计算时，会自动将它们转换为统一类型。具体有：

• 表达式中出现浮点数，会统一转换为双精度浮点，即 double 类型。

• 浮点数赋值给整型，会舍弃小数部分。

(2) 强制类型转换

( 类型 ) ( 表达式 )

5.局部变量和全局变量及其存储方式

具体请看：

C语言 全局变量、局部变量和静态局部变量

6.动态内存分配

具体请看：

C语言 动态内存分配

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二、整型

1.int、long和long long

(1) int

①输入输出用 %d

②适用于绝对值<= 10 ⁹ 的数。（-2 ³¹ ~2 ³¹ -1）

int数防止超出范围的有用技巧：

普通方式：

int num = (a + b) / 2;

更好方式:

int num = (a - b) / 2 + b;

(2) long和long long

• long 的输入输出用 %ld

• long long 的输入输出用 %lld

• 如果 long long 型赋大于 2³¹ - 1 的初值，则需要在数值后面加上 LL ，否则会编译失败。

2.整型的存储

(1) 整数的存储

按补码存储

(2) 首位为符号位

0 代表大于等于 0 ；1 代表小于 0 。

(3) 原码、反码和补码

• 对于正数，原码=反码=补码

• 对于负数，

  • 原码：首位符号位为 1 表负数，其余位为数字的二进制表示。

  • 反码：除了符号位以外，全部取反。

  • 补码：反码 +1。

  -15:

  原码：1 0 0 0 1 1 1 1
  
  反码：1 1 1 1 0 0 0 0
  
  补码：1 1 1 1 0 0 0 1

  (4) 原码、反码和补码的意义

使正数的补码（即正数本身）+ 负数的补码 = 一个溢出的 0

15:            0 0 0 0 1 1 1 1

-15:        +  1 1 1 1 0 0 0 1

-----------------------------------

             = 1 0 0 0 0 0 0 0 0

(4) 数值范围

注：

10000000 + 1000000 = 溢出的 0

所以 - 2^n^ 没有对应的正数，数值范围为 - 2 ⁿ ~ 2 ⁿ - 1

3.无符号整型 unsigned

(1) 输入输出用 %u

(2) 数值范围为 0 ~ 2 ³² - 1

因为无需符号位，所以多了一位用于表示数字，数值范围扩大一倍

(3) 无符号整型的初衷

无符号整型的初衷并非扩大数值范围，而是为了做纯二进制运算，主要是为了移位。

(4) 无符号整型赋负值

给无符号整型变量赋值时，系统会先将其转换为补码形式，再赋给变量。

unsigned short num = -1;

此时，num == 65535 == 2¹⁶-1

4.进制

(1) 八进制

• 字面量以 0 开头

• 输出时，用 %o

(2) 十六进制

• 字面量以 0x 开头

• 输出时，用 %x

• A ~ F 表示 11 ~ 16

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三、浮点

1.单精度浮点 float

输入用 %f ，输出用 %f / %e

%e 为以指数形式输出

只能以指数形式输出，不能以指数形式输入

2.双精度浮点 double

输入用 %lf ，输出用 %f / %e

3.浮点数并不准确

在计算机中，浮点数是近似地表达一个数值。浮点数与实际数值之间存在无穷小的差距，并不是完全相等。

浮点数的比较：

引入一个小数，当数值之差小于这个小数时，便将两数视为相等。

const double eps = 1e-8;
#define Equ(a, b) ((fabs((a) - (b)) < (eps))

如此，便可以用 Equ(a, b) 判断两数是否“相等”，例如：

if (Equ(a, b)){

}
if (!Equ(a, b)){

}

4.如何选择浮点类型

在C语言中，浮点数默认都为double形式。无特殊需求时，用double！！！

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四、字符

1.表示方式

字符需加单引号表示。

例如： ‘a’ , ‘b’

2.存储方式

字符在数组中以整数形式存储。

‘a’ 的 ASCII 代码是97

‘A’ 的 ASCII 代码是65

小写字母 - 大写字母 =32

3.定义字符变量

char x = 'a';

4.输入字符

使用 scanf :

scanf("%c", &x);

使用 getchar :

x = getchar();

getchar();

• 可于清空缓冲区(清空输入后残余的空格、回车等无效字符)。

• 可以加在程序的末尾，使程序运行后暂停，与 system("pause"); 作用相同。

5.输出字符

使用 printf :

printf("%c", x);  //输出字符
printf("%d", x);  //输出字符对应的 ASCII 值

使用 putchar :

putchar(x);

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五、字符串

1.字符串

在 C 语言中，字符串是以字符 ‘\0’ 作为结束标志，且不包含字符 ‘\0’ 的一维字符数组。

• ‘\0’ = 0 ≠ ‘0’ = 48

• ‘\0’标志着字符串的结束，必须有’\0’，但’\0’不属于字符串

2.表示方式

字符串需加双引号表示，

例如：

“Hello” , “World!”

3.存储方式

字符串常量 会作为字符数组存储在内存的某个位置，其大小为 字符数+1。

字符串变量 以带结束标志的字符数组存储，其大小 >= 字符数+1 。（字符数组可以留空）

4.两种字符串

(1) 字符串指针

char *S = "Hello";

• S 是一个指针，并且是 const char 类型的指针。

  int * const p = &a;

  无法修改指向，可以修改指向的值

  const int *p = &a;

  无法修改指向的值，可以修改地址

• 无法通过 S 修改字符串，但可以修改 S 的指向。

  char *S = "Hello";
  S = "World";

  此时并不是成功修改了字符串的值，而是舍弃 “Hello” 后，向系统申请了一片空间放 “World”，并指向它。没有修改字符串的值，而是修改了指针 S 的指向。

• 实际上是定义了一个指针，并指向静态存储区中的字符串常量。因为字符串常量只读，所以无法修改。

  《C Primer Plus》（P279）

  编译器有可能允许通过字符串指针修改字符串，但这是危险的。

  在C语言中，每一个字符串常量仅会被存储一次。存储之后，每次使用 “字符串” 时，就会访问对应区域，“字符串”可以视为指向对应字符串的指针。因此，若通过字符串指针修改了对应区域的内容，便会影响所有使用该字符串常量的代码。（指针及其内容不对应）

  例如:

  char  *word = "Hello";
  word[0] = a;
  printf("%s", word);
  printf("%s", "hello");

  运行结果：

  aello  //这似乎没有什么问题
  aello  //常量和打印出的常量不对应

  ​

(2) 字符串数组

char S[] = "Hello";

• S 既是字符串，也是字符数组。

• 通过 S ，可以对字符串做修改，但无法修改指向。

  例如：

  S[2]='c'；

  此时，S[ ] = ‘H’,’e’,’c’,’l’,’o’,’\0’

• 实际上是定义了一个数组，再将静态存储区态存储区中的字符串常量拷贝过来。因此，此时有两个相同的字符串。

5.定义字符串

(1) 法1

char word[] = {'H', 'E', 'L', 'L', 'O'};

只是字符数组，不是字符串

(2) 法2

char word[] = {'H', 'E', 'L', 'L', 'O', '\0'};

既是字符数组，又是字符串

(3) 法3

char word[] = "HELLO";

既是字符数组，又是字符串，系统会自动补上末尾的 ‘\0’；字符串大小为5，字符数组大小为6

(4) 法4

char word[10] = {'H', 'E', 'L', 'L', 'O'};

既是字符数组，又是字符串，系统会自动将多余空间都设置为 ‘\0’；字符串大小为5，字符数组大小为10

(5) 法5

char word[n] = {'H', 'E', 'L', 'L', 'O'};

既是字符数组，又是字符串，系统会自动将多余空间都设置为 ‘\0’；仅在 n >= 5+1 时，才可以执行

6.字符串输入输出

(1) 逐个输入

for循环，以字符的输入方式逐个输入。

(2) scanf和printf

scanf ("%s", word);
printf ("%s", word);

需要注意的几点：

• scanf 无需带 取值符号& 是因为字符数组的名称本身就代表着这个数组第一个元素的地址。

• scanf 仅适用于 字符串数组 。因为 scanf 是传入地址，再对地址上的数值做修改，而 字符串指针 不支持数值的修改。

• scanf仅在读取 %c 时才会读取空格，否则都会自动跳过空格。因此，使用此种方法输入时，遇到空格、TAB、回车都会自动结束读取。每次只能读取一个单词 。

• 不安全，当读入的字符超过 length-1 时，会出错。

  更安全的做法：

  假设 length = 7

  scanf (“%6s”, word);

  如此就能只读入 length-1 个，防止出错

(3) gets()和puts()

输入：

gets(str);

需要注意的几点：

• 不会跳过空格，读入字符串，直至回车。

• 回车不会读入，并且会自动在末尾不上 ‘\0’ 。

• 超出范围会出错，并不安全！！！

  可用 scanf 、fgets() 、gets_s() 替代，

  具体请看：

  C语言 不安全的gets()

输出：

puts(str);           

7.字符串函数

需要先 #include <string.h>

(1) strcat

strcat(字符串1, 字符串2);

将 字符串2 连接到 字符串1 之后。

(2) strcpy

strcpy(字符串1, 字符串2);

将 字符串2 复制给 字符串1 。

(3) strcmp

strcmp(字符串1, 字符串2);

比较 字符串1 和 字符串2 的大小，若相等返回0；若 字符串1 更大则返回正数；若 字符串2 大则返回负数。

比较方法与字典单词排序类似：

从首字母开始，按 ASCII 值比较，不相等则结束比较返回结果，相等则继续比较下一位。

小写字母大于大写字母。

(4) strlen

strlen(字符串);

返回字符串的长度。（而不是字符数组的长度，不包含结束标记以及标记之后的元素）

(5)* strassign

strassign(数组, 字符串常量);

将字符串常量复制给数组。

(6)* substring

substring(数组, 字符串, 起点, 长度);

求字符串中从起点开始，长度为length的子串，并赋给数组。

(7)* replace

replace(字符串, 子串1, 子串2);

用 子串2 替换字符串中检索得到的第一个 子串1 。

(8)* strinsert

strinsert(字符串, 位置, 子串);

在字符串中，位置之前插入子串 。

(9)* index

index(字符串, 子串, 位置);

在字符串中，位置之后查找子串，并返回其位置。

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六、数组

1.概念

数组是一组有序数据的集合；数组中每一个元素都属于同一个数据类型。

2.定义数组

类型 数组名称[数组大小];

例如:

int a[10];

• 数组大小应为整数

• 在 C99 之前，数组大小必须是编译时就确定的 常数

• 数组一旦创建，其大小就不能改变

3.访问数组

数组名[下标]

• 数组中的元素在内存中紧密排列

• 数组的每一个单元就是一个变量

• 通过 数组名称[下标] 访问每一个单元，下标范围为： 0 ~ 数组大小 - 1

• 访问时应注意不能发生数组越界

• 数组只能通过 数组+下标 访问，而不能通过数组本身访问

4.初始化

(1) 初始化为零

int a[ ] = {0, 0, 0, 0};

在大括号内写了 n 个 0，便会定义 n 个空间，并赋值为 0 。

int a[n] = {0};

定义 n 个空间，未被赋初值的空间会被自动初始化为 0 。

也可能是很大的随机数，视编译器而定

(2) 初始化为数值

int a[ ] = {1, 9, 9, 8};

在大括号内写了 n 个 数字，便会定义 n 个空间，并赋值为对应数字。

int a[n] = {1, 9, 9, 8};

定义 n 个空间，未被赋初值的空间会被自动初始化为 0 。

5.多维数组

以二维数组为例

(1) 定义

类型 数组名称[数组大小1][数组大小2];

数组大小2 必须给出，原因如下：

int a = [2][4];

会申请一个两行四列的空间，又因为多维数组在C语言中按行优先存放，因此必须确定数组大小2的值。

(2) 访问

数组名[下标][下标]

(3) 理解

可以将二维数组看作每一个元素都是一个数组的数组。

例如int a[2][5] ，可以看作数组 a 有两个元素，每个元素又分别是一个长度为5的一维数组。

(4) 初始化

① 分别给每行赋值：

int a[2][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}};

② 也可以不加括号：

int a[2][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};

② 的效果与 ① 相同，但 ① 的形式更不容易出错。

③ 对部分元素赋初值：

int a[2][4] = {{1}, {5, 6}};

仅对部分元素赋初值，未赋值元素自动初始化为 0

④ 省略 数组大小1：

int a[ ][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}};

(5) 特别提醒

如果数组大小较大（大概 10⁶ 级别），则需要将其定义在主函数外，否则会使函数异常退出。

原因是：

局部变量分配至动态存储区，由于系统栈的空间相对较小，将会异常退出。而全局变量分配至静态存储区，允许的空间更大。

6.const数组

待更新

7.static数组

待更新

8.return数组

可以通过定义 static数组 和 动态分配 的方法，从函数中返回数组。

相关博文： C语言 从函数中返回数组

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七、指针

具体请看：

C语言 指针

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八、结构体 共用体 枚举

1.结构体

具体请看：

C语言 结构体

2.共用体

具体请看：

C语言 共用体

3.枚举

具体请看：

C语言 枚举

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九、数据类型和数据结构

数据类型：一种数据的数值范围和操作集合。

数据结构：一组数据的存储、使用及它们之间的关系。

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参考

• C程序设计
• C Primer Plus
• C 语言教程 | 菜鸟教程