7 基本类型

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7.1 整型

可移植性技巧：对不超过 32767 的整数采用int或short int，其它情况下使用long int。
注意：不要部分差别地使用长整型，因为长整型操作比较耗时。

6种整数类型 说明 bit（16位机器） bit(32位机器) bit(64位机器) 数值范围(16位机器) 数值范围(32位机器) 数值范围(64位机器) 有无符号
short [signed] [int] 短整型 16 16 16 -2^15 ~ 2^15-1 -2^15 ~ 2^15-1 -2^15 ~ 2^15-1 有
short usigned [int] 无符号短整型 16 16 16 0 ~ 2^16-1 0 ~ 2^16-1 0 ~ 2^16-1 无
[signed] int 整型 16 32 32 -2^15 ~ 2^15-1 -2^31 ~ 2^31-1 -2^31 ~ 2^31-1 有
unsigned int 无符号整型 16 32 32 0 ~ 2^16-1 0 ~ 2^32-1 0 ~ 2^32-1 无
long [signed] [int] 长整型 32 32 64 -2^31 ~ 2^31-1 -2^31 ~ 2^31-1 -2^63 ~ 2^63-1 有
long unsigned [int] 无符号长整型 32 32 64 0 ~ 2^32-1 0 ~ 2^32-1 0 ~ 2^64-1 无

7.1.1 整型常量

进制

注意：

  1. 整数都是以二进制形式存储的，不会考虑实际的书写方式
  2. 任何时候都可以从一种书写方式切换到另一种，甚至可以混合使用
进制 包含数字 写法 举例 备注
十进制 0~9 不能以0开头 15 255
八进制 0~7 必须以0开头 017 0377
十六进制 0~9和字母a~f 字母部分大小写均可 0xf

长整型和无符号整型

注意：默认情况下编译器对处于int类型取值范围内的整数使用int类型，否则使用long int。

后缀 含义
U(u) 指定常量为无符号整型
L(l) 指定常量为长整型

7.1.2 读／写整数

溢出：当程序付给变量的值太大以至于无法存储在int类型中时，这时值会被处理为不符合预期的值。

printf函数和scanf函数

有符号整数

转换说明符 类型 进制
%d int 十进制
%hd short signed int 十进制
%ld long signed int 十进制 
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short int s;
long int l;
scanf("%hd", &s);//写：短整型
scanf("%ld", &l);//写：长整型

printf("%hd", s);//读：短整型
printf("%ld", l);//读：长整型

无符号整数

转换说明符 类型 进制
%u unsigned int 十进制数字
%o unsigned int 八进制
%x unsigned int 十六进制 
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unsigned int u;
scanf("%u", %u);//写：无符号十进制
printf("%u", u);//读：无符号十进制

7.1.3 程序：数列求和（改进版）

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/**
 * Sums a series of numbers
 */

# include <stdio.h>
int main(){
    int n, sum = 0;
    printf("This program sums a series of intergers.\n");
    printf("Enter intergers (0 to terminate:)");

    scanf("%d", &n);
    while(n != 0){
        sum += n;
        scanf("%d", &n);
    }
    printf("The sun is:%d\n", sum);
    return 0;
}

7.2 浮点数

IEEE浮点标准：

类型 bit 最小正数 最大值 精度
float 32 1.17x10^-38 3.40x10^38 6个数字
double 64 2.22x0^-308 1.79x10^308 15个数字
long float >=43 未说明 未说明 未说明
long double >=79 未说明 未说明 未说明

c语言浮点数：

浮点数 说明 适用
float 单精度浮点数 当精度要求不严格时，float类型是很适合的类型
double 双精度浮点数 提供更高的精度，适合绝大多数
long double 扩展双精度浮点数 支持极高精度的要求，很少会用到

注意：

  1. long double类型没有出现在IEEE标准中，其长度随机器的不同而变化，最常通用的尺寸是80位和128位

7.2.1 浮点常量

语法：必须包含小数点或指数
举个栗子：57.0的多种写法

57.0 57. 57.0e0 57E0 5.7e1 5.7e+1 .57e2 570.e-1

存储方式：

情景 说明
默认情况 double
浮点常量F(f) float
浮点常量L(l) long double

注意：double类型的值在使用时，如果需要会自动转换为float类型的值。

7.2.2 读/些浮点数

浮点类型 读 写
float %e %f %g %e %f %g
double %e %f %g %le %lf %lg
long double %Le %Lf %Lg %Le %Lf %Lg 
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double d;
scanf("%lf", &d);

long double ld;
scanf("%Lf", &ld);
printf("%Lf", ld);

7.3 字符型

char：Q&A char类型的值可以根据计算机的不同而不同，因为不同的机器可能会有不同的字符集。
ASCII字符集：用7位代码表示128个字符，一些计算机把ASCII码扩展为8位代码以便可以表示256个字符。
字符常量：字符常量需要用单引号括起来，而不是双引号。
将char当作整数：c语言会按小整数的方式处理字符，毕竟所有字符都是以二进制的形式进行编码的。在ASCII码中，字符的取值范围是0000000(0)~1111111(127)。

优点：利用字符和数相同的属性灵活处理字符，例如for(ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++) ...
缺点：

  1. 导致编译器无法检查出的多种编程错误
  2. 编写出诸如'a' * 'b' / 'c'这类无意义的表达式
  3. 妨碍程序的可移植性（因为程序可能会基于一些对字符集的假设）

有符号和无符号

编译器行为：一些编译器按照有符号数据(-128~127)处理char，另一些则为无符号(0~255)char。设置有些编译器允许程序员通过编译器选项选择char时有符号型还是无符号型
可移植性技巧：用signed char或unsigned char代替char。

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char ch;
int i;
i = 'a';//i is now 97
ch = 65;//ch is now 'A'
ch = ch + 1;//ch is now 'B'
ch++;//ch is now 'C'

//如果ch时小写字母，转为大写字母
if('a' <= ch && ch <= 'z'){
    ch = ch - 'a' + 'A';
}

7.3.1 转义序列

用途：c语言为了处理字符集中的每一个字符，提供了转义字符用来表示一些不可见或无法从键盘输入的字符。
字符转义字符：没有包含所有无法打印的ASCII字符，只包含了最常用的字符。

名称 转移序列
警报（响铃）符 \a
回退符 \b
换页符 \f
换行符 \n
回车符 \r
横向制表符 \t
纵向制表符 \v
反斜杠 \\
问号 \?
单引号 \'
双引号 \"

数字转义字符：可以表示任何字符，突破字符转义字符的限制。
转义字符常量：有8进制和16进制两种书写方式，需要用一对单引号括起来。

进制 书写方式 特点
八进制转义序列 \最多含有三位数字的八进制数 必须表示为无符号字符型
十六进制转义序列 \x十六进制数 标准c对于数字个数没有限制，x必须为小写，十六进制数无限制 
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# define ESC '\33'  //用宏的方式定义数字转义字符常量

补充：

其它序列 说明
三字符序列（trigraph sequence） 一些特殊的ASCII字符的代码
多字节字符（multibyte character）
宽字符（nultibyte character）

7.3.2 字符处理函数

toupper：c语言的toupper库函数，用来检测自身的参数是否是小写字母，如果是则将其转换成相应的大写字母。

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# include <ctype.h>
if(toupper(ch)) == 'A') ...

7.3.3 读/写字符

两种方式：printf/scanf和getChar/putchar

7.3.3.1 printf 和 scanf

转换说明：%c
技巧：

  • 在格式串转换说明%c前面加一个空格，强制scanf函数在读入字符前跳过空白字符。
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scanf(" %c", &ch);//会跳过零个或多个空白字符
  • 通常情况下scanf函数不会跳过空白，所以很容易检查到输入行的结尾
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do{
    scanf("%c", &ch);
}while(ch != '\n');
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char ch;
scanf("%c", &hc);//reads a single character
printf("%c", ch);//writes a single character

7.3.3.2 getchar 和 putchar

说明：

库方法 说明 备注
getchar 读入一个字符并返回这个字符 不会跳过空白字符
putchar 用来单独写一个字符

执行速度快：比 scanf 和 printf 节约时间。

  1. 这两个函数比scanf和prinf简单，因为scanf和prinf是设计用来读/写多种不同格式类型数据的
  2. 为了额外的速度提升，通常getchar函数和puchar函数是作为宏来实现的

可以应用多种不同的c语言惯用法：包括用循环搜索字符或跳过所有出现的统一字符。

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//循环搜索字符
while(getchar != '\n')
;
//跳过所有出现的统一字符
while((ch = getchar()) == ' ')
;

避免混合使用scanf和getchar：scanf函数有一种留下后边字符的趋势，也就是说对于输入后面的字符只是看了一下，并没有读入。

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printf("Enter an interger:");
scanf("%d", &i);//读入i的同时，scanf函数调用将会留下后面没有消耗掉的人一字符，包括换行符
printf("Enter a command:");
command = getchar();//getchar会取回第一个声誉字符

7.3.4 程序：确定消息的长度

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/**
 * Determines the length a message
 */

# include <stdio.h>
 int main(){
    int len = 0;

    printf("Enter a message:");
    while(getchar() != '\n'){
        len ++;
    }
    printf("Your message was %d character(s) long.\n", len);
    return 0;
 }
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./length2 
 Enter a message:1234567
 Your message was 7 character(s) long.

7.4 sizeof运算符

说明：编译器本身就可以计算sizeof表达式的值，所以sizeof 是一种特殊的运算符（一元运算符）
用途：用来计算制定类型值所需空间的大小。
sizeof表达式：sizeof(类型名)
参数：常量、变量或表达式
优先级：高于二元运算符（比如+）
返回值：字节数，类型由实现定义，通常是无符号整数
圆括号：当应用于表示式时不需要圆括号，比如sizeof i，但是由于运算符优先级的问题，建议始终在sizeof表达式中采用圆括号。
以int为例：

处理器架构 字节数
16 2(通常)
32 4(通常) 
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//把sizeof表达式转换成`unsigned long`(最大的无符号类型)
printf("Size of int:%lu\n", (unsigned long)sizeof(int));

7.5 类型转换

计算机执行算术运算的限制：要求操作数大小相同，存储方式也相同。

7.5.1 隐式转换（implicit conversion)

说明：c语言允许在表达式中混合使用基本数据类型（整数、浮点数甚至是字符）。此时c语言编译器需要生成一些指令将某些操作数转换成不同类型，是的硬件可以对表达式进行计算。
隐式转换情景：

  • 当算术表达式或逻辑表达式中操作数的类型不相同时（常用算数转换）
  • 当赋值运算符右侧表达式的类型和左侧变量的类型不匹配时
  • 当函数调用中使用的参数类型与其对应的参数的类型不匹配时
  • 当 return语句中表达式的类型和函数返回值的类型不匹配时

7.5.1 常用算数转换

原理：为了统一操作数的类型，通常可以将相对狭小的操作数转换成另一个操作数的类型来实现（即提升）。
整型提升（integral promition）：把char或short int转换成int（或unsigned int）。

两种情况：

情况 提升方式
任一操作数的类型时浮点型的情况 long double<-double<-float
两个操作数都不是浮点型的情况 unsigned long int<-long int<-usigned int<-int
long int和unsigned int 两个操作数都会转换成usigned long int

注意：尽量避免使用unsigned int，特别不要把它和有符号整数混合使用。

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int i ,u;
i = -10;
u = 10;
//int转换为usigned int时最高位的符号位不再是符号位
i < u;//0，因为会进行隐式转换导致讲-10当作unsigned int
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char c;
short int s;
int i;
unsigned int u;
long int 1;
unsigned long int ul;
float f;
double d;
long double ld;

i = i + c;//c被转为int
i = i + s;//s被转为int
u = u + i;//i被转为unsigned int
l = l + u;//l被转为long int
ul = ul + 1;//l被转为unsigned long int
f = f + ul;//f被转为double
d = d + f;//f被转为double
ld = ld + d;//d被转为long double

7.5.2 赋值中的转换

转化规则：把赋值运算右边的表达式转换成左边变量的类型。

7.5.2.1 两边类型一样“宽”

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char c;
int i;
float f;
double d;

i = c;//c被转为int
f = i;//i被转为float
d = f;//f被转为double

7.5.2.2 浮点数赋值给整型

规则：去掉小数部分。

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int i;
i = 842.97;//i为842
i = -842.87;//i为-842

7.5.2.3 溢出

说明：Q&A如果取值在变量类型范围之外，那么把值赋给一个狭小类型的变量将会得到无意义的结果（设置更糟）。

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c = 10000;
i = 1.0e20;
f = 1.0e100;

7.5.3 强制类型转换

强制转换表达式：（类型名）表达式
优先级：被当作一元运算符，因此高于二元运算符

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float f, frac_part;
frac_part = f - (int)f;//获得浮点数f的小数部分

float quotient;
int divided, divisor;
quotient = (float)dividend / divisor;//divisor会被迫使编译器把divisor也转换成为float类型。

7.6 类型定义

语法：typedef 原本类型名 类型别名;
说明：采用typedef定义类型别名会导致编译器将其加入到类型列表中。
用途：

  1. 如果程序员使用有意义的类型名，会使程序更加易于理解
  2. 使程序更加易于维护
  3. 是编写可移植程序的一种重要工具

可移植性技巧：为了更大的可移植性，可以考虑使用typedef定义新的整型名。

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//在16位机器上
typedef int Quantity;
Quantity q;

//在32位机器上
typedef long int Quantity;
Quantity q;

编译器库中（可能）自带的类型定义：

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typedef int ptrdiff_t;
typedef unsigned size_t;
typedef char wchar_t;
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typedef float Dollars;
Dollars cash_in, cash_out;