C语言数据类型、运算符与表达式.ppt

第2章 数据类型、运算符与表达式,2.1 程序设计概述 2.2 C语言的数据类型 2.3 常量和变量 2.4 整型数据 2.5 实型数据 2.6 字符型数据 2.7 算术运算与算术表达式 2.8 赋值运算与赋值表达式 2.9 C语言特有的运算和运算符,2.1 程序设计概述,一个程序应包括对数据的描述和对数据处理的描述。 1对数据的描述，即数据结构。数据结构是计算机学科的核心课程之一. 。 在C语言中，系统提供的数据结构，是以数据类型的形式出现的。 2对数据处理的描述，即计算机算法。算法是为解决一个问题而采取的方法和步骤，是程序的灵魂。为此，著名计算机科学家沃思（Nikiklaus Wirth）提出一个公式： 数据结构 + 算法 = 程序 实际上，一个程序除了数据结构和算法外，还必须使用一种计算机语言，并采用结构化方法来表示。所以可以这样表示： 程序=数据结构 + 算法+程序设计方法+语言工具和环境,C语言提供的数据结构，是以数据类型形式出现的。具体分类如下： 1.基本类型 分为整型、实型（又称浮点型）、字符型和枚举型四种。 实型又分为单精度和双精度。 2.构造类型 分为数组类型、结构体类型和共用体类型三种。 3.指针类型。在第9章中介绍。 4.空类型 C语言中的数据，有常量和变量之分，它们分别属于上述这些类型。 本章将介绍基本类型中的整型、实型和字符型三种数据。,2.2 常量和变量,2.2.1 常量 1.常量的概念 在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。 2.常量的分类 （1）整型常量：1，20，-314 （2）实型常量：4.8，3.24，-1.23 （3）字符常量：a, B （4）符号常量： 例:#define PRICE 40 main() int a=10,b; b=a*PRICE; printf(“b=%d”,b); 程序运行结果: b=400 符号常量不同于变量，值在作用域内不能改变，也不能再被赋值，若用赋值语句给PRICE赋值： PRICE40； 常量的类型，可通过书写形式来判别。,2.2.2 变量 1.变量的概念 在程序运行过程中，其值可以被改变的量称为变量。 2.变量的两个要素 （1）变量名。每个变量都必须有一个名字变量名，变量命名遵循标识符命名规则。 （2）变量值。在程序运行过程中，变量值存储在内存中。在程序中，通过变量名来引用变量的值。 .标识符命名规则 用来标示变量名，符号常量名，函数名，数组名，类型名，文件名的有效字符序列为标示符。 （1）有效字符：只能由字母、数字和下划线组成，且以字母或下划线开头。 （2）有效长度：随系统而异，但至少前个字符有效。如果超长，则超长部分被舍弃。,例如，由于student_name和student_number的前个字符相同，有的系统认为这两个变量，是一回事而不加区别。 可改为: stud-name stud-num （3）C语言的关键字既保留字不能用作变量名。 注意：C语言对英文字母的大小敏感，即同一字母的大小写，被认为是两个不同的字符。 习惯上，变量名和函数名中的英文字母用小写，以增加可读性。 思考题：在C语言中，变量名total与变量名TOTAL、ToTaL、tOtAl等是同一个变量吗？,标识符命名的良好习惯见名知意： 所谓“见名知意”是指，通过变量名就知道变量值的含义。通常应选择能表示数据含义的英文单词（或缩写）作变量名，或汉语拼音字头作变量名。 例如: name/xm（姓名）、sex/xb（性别）、age/nl （年龄）、salary/gz（工资）,4.变量的定义与初始化 在语言中，要求对所有用到的变量，必须先定义、后使用： （1）变量定义的一般格式 存储类型 数据类型 变量名, 变量名2; 例如，float radius, length, area;,目的：1.凡未被事先定义的,不作为变量名,这就能保证程序 中变量 名使用正确. 如: 定义部分: int student 执行语句： statent=30 编译时会输出“变量statent未经定义”，便于发现错误。,2.每一个变量名被指定为一个确定类型,在编译时就能为其分配相应的存储单元. 3.每一个变量属于一个类型，就便于在编译时据此检查该变量所进行的运算是否合法。 例：整型变量a和b进行求余运算。 a%b的值应为整数 若a,b为实型，则不允许求余，编译会指出出错。,程序中有时候会对一些变量预先设置初值。称在定义变量的同时进行赋初值的操作为变量初始化。 （2）变量初始化的一般格式 存储类型 数据类型 变量名=初值, 变量名2=初值2; 例如，float radius=2.5, length1.3, area=-7.6; 也可以在定义的变量的一部分赋初值： float radius, length, area=-7.6; 如果对几个变量赋同一个初值，不能写成： float radiuslengtharea=-7.6; 而应写成： float radius= -7.6, length -7.6, area=-7.6; int a=3; 等价于 ： int a; a=3;,变量初始化,2.2.3 整型数据,整型变量 1.分类 根据占用内存字节数的不同，整型变量又分为类： （1）基本整型（类型关键字为int）。 （2）短整型（类型关键字为short int）。 （3）长整型（类型关键字为long int）。 （4）无符号整型。无符号型又分为无符号基本整型 （unsigned int）、无符号短整型（unsigned short）和无符号长整型（unsigned long）三种，只能用来存储无符号整数。可比一般整型变量中的数大一倍。,例： int a,b; short a; unsigned short b; unsigned c; long a,b; unsigned long c;,整型变量的使用：,1.使用一个整型变量，首先必须先定义此变量，但 变量并无值，因此常常要赋初值。赋值方法有多种： 声明的同时赋初值，如:int i=8;或者先声明再赋值， 如： int i,j; i=8; j=i+8; i=j+2;,注意: 如果对n个变量赋初值 不能 int a=b=c=3; 而应 int a=3,b=3,c=3; int a,b,c=3; int a,b,c; c=3;,2.不同的整型变量存放不同类型的整型数据，一个 整型变量的类型决定了它可存放值的范围。若一个 值不在这个范围，则仍然以变量的类型为准。 如： int a=a; 说明：a的二进制为01100001，而int a为2个字节， a实际的存储为：0000000001100001。 在如： Unsigned int b= -1； 说明：以b类型为准，-1补码为11111111111111111， b的值为65535.,若整型常量超过了整型变量的范围就会溢出。 例： main () int a,b; a=32767; b=a+1; printf(“%d”,b); 运行结果：-32768,2.占用内存字节数与值域 上述各类型整型变量占用的内存字节数，随系统而异。在16位操作系统中，一般用字节表示一个int型变量，且long型（字节）int型（字节）short型（字节）。 显然，不同类型的整型变量，其值域不同。占用内存字节数为n的（有符号）整型变量，其值域为：-2n*8-1（2n*8-1-1）；无符号整型变量的值域为：0（2n*8-1）。 例如，PC机中的一个int型变量，其值域为-22*8-1（22*8-1-1），即-3276832767；一个unsigned型变量的值域为：0（22*8-1），即065535。 。,整型常量 .三种表示形式 整型常量即整常数，在语言中可用三种形式表示： （1）十进制。例如10、36。 （2）八进制（以数字开头）。例如012。 （3）十六进制（以数字+小写字母x开头）。例如 0x36,.分类 （1）基本整型。在16位机中，用2字节存储，其数据范围与int型变量一样。 （2）长整型（在数值后面加“L（l）”）。对超出基本整型值域的整型常量，可使用长整型常量表示，其取值范围可达-（-）。例如，123l、315等。 .类型匹配规则 类型匹配规则为：一个整型常量，可以赋给能容纳下其值的整型变量。 例如，其值在-（-）的整型常量，可以赋给int型变量和long int型变量；其值在-（-）的整型常量，就只能赋给long int型变量。 注意：常量无unsigned型。但一个非负整型常量，只要它的值不超过相应变量的值域（即取值范围），也可以赋给unsigned型变量。,2.2.4 实型数据,实型变量 语言的实型变量，分为两种： （1）单精度型。类型关键字为float，一般占字节（位）、提供位有效数字。 如：float a; （2）双精度型。类型关键字为double，一般占个字节、提供1516位有效数字。 如：double b;,舍入误差：数据是无穷的，但存储器有限，有效位以外的 数字将被舍去。如： float a; a=111111.111 最后两位不起作用。,实型常量 .表示形式 实型常量即实数，在语言中又称浮点数，其值有两种表达形式： （1）十进制形式。例如3.14、9.8。 注意必须有小数点。 （2）指数形式：E（e）。 例如3+5等。注意e前面必须有数字，e后一定为整数 .关于类型 实型常量不分float型和double型。一个实型常 量，可以赋给一个实型变量（float型或double型）。,2.2 .5 字符型数据,字符常量 1.字符常量的定义 用一对单引号括起来的单个字符，称为字符常量。 例如，a 、A、等。 2.转义字符 语言还允许使用一种特殊形式的字符常量，就是以反斜杠“ ”开头的转义字符。 注意：如果反斜杠或单引号本身作为字符常量，必须使用转义字符：、。,转义字符除用来形成一个外设控制命令外，还用来输出不能直接从键盘上输入或不能用字符常量书写出的ASC字符。这时要在反斜杠后跟一个代码值，这个代码值最多用三位八进制码数（不加前缀）或两位十六进制数（以x作前缀）表示。,案例 用转义字符输出可打印字符和不可打印字符。 main() printf(“x4Fx4Bx21n”); /* 等价于printf(“OK!n”); */ 程序运行结果如下： ！,例 打印人民币符号” main( ) printf(“Yb=n”); 输出结果为：=,字符变量 字符变量的类型关键字为char，一般占用1字节内存单元。分为有符号和无符号两种类型的字符型变量。 取值范围分别为-128127和0255。 1.变量值的存储 字符变量用来存储字符常量。将一个字符常量存储到一个字符变量中，实际上是将该字符的ASCII码值（无符号整数）存储到内存单元中。 例如：char ch1, ch2; /*定义两个字符变量：ch1， ch2*/ ch1=a; ch2=b; /*给字符变量赋值*/,2.特性 字符数据在内存中存储的是字符的ASCII码 一个无符号整数，其形式与整数的存储形式一样，所以语言允许字符型数据与整型数据之间通用。 （1）一个字符型数据，既可以字符形式输出，也可以整数形式输出。 例 字符变量的字符形式输出和整数形式输出。 main() char ch1,ch2; ch1=a; ch2=b; printf(“ch1=%c,ch2=%cn”,ch1,ch2); printf(“ch1=%d,ch2=%dn”,ch1,ch2); 程序运行结果： ch1=a,ch2=b ch1=97,ch2=98,（2）允许对字符数据进行算术运算，此时就是对它们的ASCII码值进行算术运算。 例 字符数据的算术运算。 main() char ch1,ch2; ch1=a; ch2=B; /*字母的大小写转换*/ printf(“ch1=%c,ch2=%cn”,ch1-32,ch2+32); /*用字符形式输出一个大于256的数值*/ printf(“ch1+200=%dn“, ch1+200); printf(“ch1+200=%cn“, ch1+200); printf(“ch1+256=%dn“, ch1+256); ,程序运行结果： ch1=A,ch2=b ch1+200=297 ch1+200=) ch1+256=353 思考题：char ch=257是否正确？,2.3 算术运算与算术表达式,在语言中，除控制语句和输入输出函数外，其它所有基本操作都作为运算符处理。 1.算术运算符：+，-，*，/，%，+，- 2.赋值运算符: =及其扩展赋值运算符 3.关系运算符：= =，！=，, = 4.逻辑运算符：&, | ,! 5.逗号运算符：， 6. 强制类型转换运算符：（类型） 7.条件运算符： ?: 8. 求字节运算符：sizeof() 9.位运算符：，, ,&, , | 10.指针运算符：*，& 11.成员运算符：. ,、， 12.下标运算符: 13.其他:如函数调用运算符(),1.五种基本算术运算符 +、-（减法/取负）、*、/、%（求余数） （1）关于除法运算/ C语言规定：两个整数相除，其商为整数，小数部分被舍弃。例如，5 / 2 = 2。 （2）关于求余数运算 要求两侧的操作数均为整型数据，否则出错。 3.运算符的优先级与结合性 （1）语言规定了运算符的优先级和结合性。 所谓结合性是指，当一个操作数两侧的运算符具有相同的优先级时，该操作数是先与左边的运算符结合，还是先与右边的运算符结合,自左至右的结合方向，称为左结合性。反之，称为右结合性。 结合性是语言的独有概念。除单目运算符、赋值运算符和条件运算符是右结合性外，其它运算符都是左结合性。 （2）表达式求值 1）按运算符的优先级高低次序执行。例如，先乘除后加减。 2）如果在一个运算对象（或称操作数）两侧的运算符的优先级相同，则按语言规定的结合方向（结合性）进行。 例如，算术运算符的结合方向是“自左至右”，即：在执行“a b + c”时，变量b先与减号结合，执行“a - b”；然后再执行加c的运算。,4.数据类型转换 （1） 在语言中，整型、实型和字符型数据间可以混合运算（因为字符数据与整型数据可以通用）。 如果一个运算符两侧的操作数的数据类型不同，则系统按“先转换、后运算”的原则，首先将数据自动转换成同一类型，然后在同一类型数据间进行运算。转换规则为: (char,short)intunsignedlongdoublefloat 例如，int型与double型数据进行混合运算，则先将int型数据转换成double型，然后在两个同类型的数据间进行运算，结果为double型。 注意：箭头方向只表示数据类型由低向高转换，不要理解为int型先转换成unsigned型，再转换成long型，最后转换成double型。,例如： char a; int i; float f; double d; long l; d=a-i+i*f-d/l; 结果为double型 注意：算术运算符的结合方向为自左向右,（2）除自动转换外，语言也允许强制转换。 数据类型强制转换的一般格式为： (要转换成的数据类型)(被转换的表达式) 当被转换的表达式是一个简单表达式时，外面的一对圆括号可以缺省。 例如， (double)a （等价于(double)(a) /*将变量a的值转换成double型*/ (int)(x + y) /*将x+y的结果转换成int型*/ (float)5 / 2（等价于(float)(5)/2） /*将5转换成实型，再除以2（=2.5）*/ (float)(5 / 2) /*将5整除2的结果（2）转换成实型 （2.0）*/ 注意：强制转换类型得到的是一个所需类型的中间量，原表达式类型并不发生变化。例如，(double)a 只是将变量a的值转换成一个double型的中间量，其数据类型并未转换成double型。,2 自增（+）、自减（-）运算 1.作用 自增运算使单个变量的值增，自减运算使单个变量的值减。 2.用法与运算规则 自增、自减运算符都有两种用法： （1）前置运算运算符放在变量之前：变量、变量 先使变量的值增（或减），然后再以变化后的值参与其它运算，即先增减、后运算。 如：y=+i+5 i=i+1后y=i+5,（2）后置运算运算符放在变量之后：变量、 变量变量先参与其它运算，然后再使变量的值增 （或减），即先运算、后增减。 例如： y=i+ y=i后i=i+1,注意：1.自增运算符，自减运算符只能用于变量，而 不能用于常量和表达式。 如 : 5+ （a+b）+ 2.+和-的结合方向是自左向右 如： -i+ -(i+),2.3.2 赋值运算与赋值表达式,1.赋值运算 赋值符号“=”就是赋值运算符，它的作用是将一个数据或者表达式的值赋给一个变量。 赋值运算符的一般形式为： 变量 = 赋值表达式 例如，x = 5 y = (float)5 / 2 赋值运算符的优先级只比逗号运算符高，结合方向自右向左。 如果表达式值的类型，与被赋值变量的类型不一致，但都是数值型或字符型时，系统自动地将表达式的值转换成被赋值变量的数据类型，然后再赋值给变量。,转换规则： 1.实型整型时,舍去小数部分 2.整型实型,值不变,但以浮点数存储 3.doule float,截取前7位有效数字 4.字符型整型，所得整型数为字符的 ASCII值 5.整型字符型，只取低8位,2.复合赋值运算 复合赋值运算符是由赋值运算符之前再加其他运算符构成的。 C语言规定的10种复合赋值运算符如下： +=，-=，*=，/=，%=； /*复合算术运算符（5个）*/ &=，=，|=，=； /*复合位运算符（5个）*/ 复合赋值运算的一般格式为： 变量 其他运算符 = 表达式 复合赋值运算符 它等价于：变量 = 变量 双目运算符 (表达式)。 例如，x += 3 /* 等价于x=x+3 */ y *= x + 6 /* 等价于y=y*(x+6)，而不是y=y*x+6 */,例 自增、自减运算符的用法与运算规则示例。 main() int x=6, y; printf(“x=%dn“,x); /*输出x的初值*/ y = +x; /*前置运算*/ printf(“y=+x: x=%d,y=%dn“,x,y); y = x-; /*后置运算*/ printf(“y=x-: x=%d,y=%dn“,x,y); 程序运行结果： x=6 y=+x: x=7,y=7 y=x-: x=6,y=7,思考题：如果将案例“y=+x;”语句中的前置运算改为后置（y=x+;），“y=x-;”语句中的后置运算改为前置（y=-x;），程序运行结果会如何？ 3.说明 （1）自增、自减运算，常用于循环语句中，使循环控制变量加（或减），以及指针变量中，使指针指向下（或上）一个地址。 （2）自增、自减运算符，不能用于常量和表达式。 例如，5+、-(a+b)等都是非法的。 （3）在表达式中，连续使同一变量进行自增或自减运算时，很容易出错，所以最好避免这种用法。,2.3.4 关系运算,关系运算就是比较运算，运算的结果只有2个，真（1） 或假（0） 关系运算符的优先级低于算术运算符，高于赋值符， 结合原则是自左向右，每个关系运算的操作数可以是任 何表达式。 例：若a=3,b=4,c=5 ab+c /值为0/ ab /值为0/ a= =bc /值为0/ 注意：=和= =的区别。=的作用是指=右边的值付给左边 的变量，其值为变量的值。而= =是比较左右两边表达式 的值是否相等，相等为1，不相等为0。,2.3.5 逻辑运算 逻辑运算符是表示操作数的逻辑关系，他通常 是用来连接关系表达式或其他表达式，他把所连接 的表达式看成两类，一类为0，另一类非0。其运算 结果为0和1。 分别是： ！ & |,1.逻辑非 是一元运算符，优先级很高，结合原则自右向左，如： ！56 ！（3-3）,2.逻辑与 优先级相对较低，结合原则自左向右 5&6 3+9&0 注意：数学式1x5在c中应为1x&x5,3.逻辑或 优先级较低，且&比|高，结合原则自左向右,如： 5 | 6 3+9 | 0 0 | ！5,注意：逻辑表达式中，并非所有的逻辑运算符都 被执行，例： 0&3&+a 说明：0&3逻辑与为0，不管后面为什么，整个表达式 值为0，与+a的逻辑与根本没有被执行，因此a 的值不会加1,2.3.6 其他运算 1.逗号运算符 语言提供一种用逗号运算符“，”连接起来的式子，称为逗号表达式。逗号运算符又称顺序求值运算符。 1.一般形式 表达式, 表达式, , 表达式n 2.求解过程 自左至右，依次计算各表达式的值，“表达式n” 的值即为整个逗号表达式的值。 例如，逗号表达式“a = 3 * 5, a * 4”的值=60：先求解a = 3 * 5，得a=15；再求a * 4 = 60，所以逗号表达式的值=60。 又例如，逗号表达式“(a = 3 * 5, a * 4), a + 5”的值=20：先求解a = 3 * 5，得a=15；再求a * 4=60；最后求解a + 5=20，所以逗号表达式的值=20。 注意：并不是任何地方出现的逗号，都是逗号运算符。很多情况下，逗号仅用作分隔符。如：int a,b;,2.强制类型运算,3.条件运算 条件运算的表达式形式是： 表达式1？表达式2：表达式3 含义：先求表达式1的值，若为非0，则在求表达式2的 只，并把表达式2的值作为整个条件表达式的值；若为 0，求表达式3的值，此值作为整个条件表达式的值。,注意：1.优先级高于赋值运算符和逗号运算符，结合原 则自左向右。如： a=35？6：4= =7？1：0 a=(35?6:(4= =7?1:0) 2.表达式2和表达式3只能求一个值 如：j=2,a=89?- -j:+j 结果：j=3,a=3,4.求字节运算 求字节运算符为sizeof(),他返回变量或符号中的类型 说明符的字节长度，如： float f; printf(“%f”