类型、运算符与表达式.ppt

1,第3章数据类型、运算符与表达式,3.1C语言基本元素3.2C的基本数据类型3.3C的运算符及表达式,2,3.1C语言基本元素,C语言的基本元素是指能构成程序和其他复杂成份的基本要素，主要有C的字符集、标识符、保留字(关键字)、常量及变量等。3.1.1C的字符集C语言中可用的字符有以下几类：(1)大小写的英文字母：A,B,Z,a,b,z;(2)阿拉伯数字：0123456789(3)特殊字符：+-*/%=_():?(4)不可打印的字符：空格，换行符，制表符。,3,3.1.2标识符标识符是某种对象的名字或标记，这些对象可以是变量名，函数名，标号等等。标识符的构成成份是：字母、数字和下划线；构成规则是：以字母或下划线开头的字符序列。对象的取名最好能直观表达该对象的意义，这样能很自然地引起联想，便于阅读和理解。比如表示圆周率可取名pi，表示求和可取名sum等。在C语言中大小写母表示不同的意义，这样sum和SUM就是两个不同的名字，甚至sum和sUm也不相同。正确的标识符：abc,_ab2,_123,total不正确的标识符：123,abc,ab*c,4,3.1.3关键字C语言中有一种特殊的标识符，它在程序中有特定的含义，用在特定的地方，不能随便移作他用。它们是C语言系统使用的，用户在定义对象名时不能使用这些标识符。这样的标识符称为关键字或保留字(32个)，它们都是一些英文单词或缩写。C语言的关键字如下：autobreakcasecharconstcontinuedefaultdodoubleelseenumexternfloatforgotoifintlongregisterreturnshortsignedsizeofstaticstructswitchtypedefunionunsignedvoidvolatilewhile,5,3.1.4变量和常量1.常量常量是在程序执行过程中其值不变的量，如123，45.2,a,“abc”等，这样的常量也称为常量直接量，因为其含义是由其字面意义直接表达的。还有一种常量称为符号常量，是用一个名字来代表常量。定义符号常量的方法是用define命令把一个常量名和常量联系起来。如definePI3.1415926,6,2.变量变量是其值在程序执行过程中可以改变的量。如定义sum是个变量，则执行语句sum=0;后,它的值为0，再执行语句sum=1；之后,它的值就变为1。之所以会有这些变化，是因为变量实际上是内存中的一段存储单元，里面可以存放变化的数据。要想把内存中的某段存储单元和一个变量名联系起来，必须首先对变量进行定义或声明。,7,变量声明的一般形式是：；是C语言中可以使用的数据类型；则是由一个或多个用逗号分开的标识符即变量名组成，最后以分号结束。如：intsum,i;就定义了两个变量sum和i，它们的类型是整型。这样就在内存中开辟出两个能存放整数的存储单元，这两个单元在空间上不一定是连续的。注：若变量只声明而未赋值，默认情况下数值类型变量的初始值为0。,8,当执行语句sum=0;i=1;之后，变量sum和i的存储单元为：,如果再执行语句sum=i+2;则存储单元变为：,9,对变量必须先声明后使用的原因在于:(1)不同类型的数据在编译时分配的内存空间大小不同，如:字符型占一个字节，整型占两个字节，而浮点型占四个字节。(2)不同类型的数据在内存中的存储形式不同，如:字符型是以ASCII形式存储的，整型是以补码形式存储的，浮点型是以指数形式存储的。(3)对不同类型的数据所使用的运算符不同，比如%(求余)运算符只能用于整型变量而不能用于浮点型变量。,10,3.1.5字符串常量字符串常量在C程序中有着广泛的使用，它是用双引号括起来的字符序列。如：“string”“thisisabook”“sumis%dn”等都是字符串常量。,11,3.1.6注解为了便于对程序的功能、程序中的语句和函数等的理解，可在适当的地方加注解。注解的内容放在“/*”和“*/”之间，编译器对其中的内容作为空白符对待而不予处理。如：/*thisisauserdefinedfunction*/就是对一个自定义函数的注解。一个注解可以写多行，只要注意“/*”和“*/”前后配对即可，如：/*thisisacomment*/,12,例:注解的应用。/*thisisasingleprogram*/defineTEN10includemain()intsum;sum=2*TEN+2;/*namely:sum=2*10+2*/printf(sum=%dn,sum);程序中用到了注解和符号常量。,13,3.2C的基本数据类型,计算机可以处理多种多样的数据，这些数据有着内在的联系和差别。物以类聚，计算机中的数据也如此，C语言把具有某些共同特征的数据归为一类，以便处理。C语言作为现代化的语言有着丰富的数据类型，它既有基本类型，又有构造类型，还有指针类型和空类型。下图是C的数据类型总览。,14,图：C的数据类型总览,15,3.2.1int(整数)类型1.int类型及其扩展对不同的数据类型，编译系统会分配大小不同的内存单元以存放不同类数据，因此就决定了每一类数据必然有一定的取值范围。整型数据是整数的一个子集。在ANSIC中，基本整型占两个字节，即16位二进制位，最高位为符号位，数值位占15位，这样它的取值范围即为：-2152151即：-3276832767基本整型的标识符为int，由它可以定义整型变量：inti,j,k;则i,j,k这三个变量可以取-3276832767之间的任何整数值。,16,(1)shortint:短整型，可简写为short。其位数不比int类型长，一般和int类型一样长，数值范围也为-3276832767，在表示较小的整数时使用。(2)longint:长整型，可简写为long其位数不比int类型短，其长度规定为int类型的两倍，即4个字节，取值范围为-231231-1之间，可表示更大的整数。,17,例:求int,shortint和longint类型的长度。includemain()printf(sizeof(int)=%dn,sizeof(int);printf(sizeof(short)=%dn,sizeof(short);printf(sizeof(long)=%dn,sizeof(long);运行输出：sizeof(int)=2sizeof(short)=2sizeof(long)=4因此有如下关系：sizeof(short)sizeof(int)sizeof(long),18,(3)unsignedint:无符号整型，简写为unsigned其长度和int类型相同，但是它取消了符号位，把最高位也作为数值位使用。因为取消了符号，所以它的值全部是正的。它的取值范围:065535注：类型修饰符还包括signed2.整型数据的溢出上述各种整数类型都有各自的取值范围，一旦越出了这个范围，就不能正确地表示数据，这种情况称为“溢出”。我们先来看两个例子。,19,例:includemain()intmax,min;max=32767;min=max+1;printf(max=%d,min=%dn,max,min);,20,运行输出：max=32767,min=-32768为什么max加1以后会产生负值呢?这是因为整数在内存中是以补码形式存储的，最高位是符号位，符号位为0时表示正数，为1时表示负数，而补码运算中符号位是参与运算的：max:0111111111111111+1min:1000000000000000,符号位,21,例:includemain()intmin,max;min=-32768;max=min-1;/*max=min+(-1)*/printf(min=%d,max=%dn,min,max);,22,运行输出：min=-32768,max=32767我们可以做同样的分析，在补码表示的情况下：1000000000000000+111111111111111110111111111111111,-1的补码,32767,-32768的补码,溢出,23,3.整型常量的几种表示形式在C语言中，整型常量有三种表示形式：十进制表示，八进制表示和十六进制表示。其特征表示在数值的前缀上。(1)十进制表示：用十进制数码表示数，不加前缀。如：123，-45，0等。(2)八进制表示：用八进制数码表示数，加前缀“0”(数字零)。如：0123，0275等，而0129则为错误表示形式，因为9不是八进制数码。(3)十六进制表示：用十六进制数码表示数，加前缀0 x或0X(数字零和字母x(X)。如0 x1A,0X8F等。除了前缀以外，整型常量还可以带后缀，以明确指明该数属于什么整数类型。后缀可以是l(或L)，u(或U)及其组合。l表示长整型，u表示无符号整型，组合形式有：ul,uL,Ul,UL,lu,lU,Lu,LU。,24,例：#includemain()inti;unsignedintu;longintl;i=123;u=123;l=123;printf(i=%d,u=%d,l=%dn,i,u,l);i=u+l;u=l+i;printf(i=%d,u=%dn,i,u);运行输出：i=123,u=123,l=123i=246,u=369,注：不同类型之间赋值注意溢出错误。,25,3.2.2char(字符)类型字符类型以char作为类型标识符。用char定义的变量称为字符变量，一个字符变量只能容纳一个字符。一个字符常量是用单引号括起来的字符，如a，A，*等。在内存中为一个字符变量分配一个字节的存储空间。由于一个字节的8位二进制位可以有2+8=256种不同的组合形式，因而可以有256个不同的字符。在这256个字符中，有些是可见的；有些是不可见的，它们只起控制作用，如换行、回车等。,26,1.字符在内存中的存放形式字符在内存中是以编码的形式存放的。最常用的编码方式是ASCII码。存储一个字符，实际上是把它的ASCII码放入内存中。因为在内存中都是以二进制形式表示的，因此字符型和整型之间有相通性，这些相通性表现在：(1)字符型数据可以用整型形式输出；反之，一定范围内的整数也可以用字符形式输出；(2)字符型和整型之间可以进行混合运算；(3)整型变量可以接收字符常量，字符变量也可以接收整型数值，当然这都要在一定范围之内。,27,例#includemain()inti,j;charc1,c2;c1=a;c2=b;printf(c1=%c,c1=%d;c2=%c,c2=%dn,c1,c1,c2,c2);i=97;j=98;printf(i=%d,i=%c;j=%d,j=%cn,i,i,j,j);运行输出：c1=a,c1=97;c2=b,c2=98i=97,i=a;j=98,j=b英文大小写字母之间有这样的关系：相应小写字母的ASCII码比大写字母大32。根据这一关系，我们可以将大小写字母任意转换。,28,例includemain()charc1,c2;c1=a;c2=B;printf(c1=%c,c2=%cn,c1,c2);c1=c1-32;c2=c2+32;printf(c1=%c,c2=%cn,c1,c2);运行输出：c1=a,c2=Bc1=A,c2=b,29,例:includemain()inti;charc;i=a;c=98;printf(i=%d,c=%dn,i,c);printf(i=%c,c=%cn,i,c);运行输出：i=97,c=98i=a,c=b一个字符在内存中占一个字节，对这个字节的最高位，不同的系统有不同的处理方法。,30,例:includemain()charc=199;printf(c=%d,c=%cn,c,c);输出为：c=-57,c=,31,2.字符常量我们已知字符常量是用单引号括起来的字符，这对于可显示字符来说很容易表示，但对控制字符怎样表示呢?在C语言中没有相应的直接形式显示这些字符，但可以换一种形式来表示它们，即用转义字符来表示。转义字符是以反斜杠开头，后面加其他字符。反斜杠的作用是把后面的字符赋以新的含义(即转义)。以开头定义的字符有三种情况：非显示字符(控制字符)；可显示字符；字符的数值表示。如下表所示。,32,表：C的转义字符及其含义,33,例：includemain()printf(“Thisisaprogramn“);printf(“thisisba012programn“);printf(“firstsecond“);运行输出：Thisisaprogramhisiaprogram“firstsecond“其中，“t”是水平制表符，“b”是退格符，“012”和“n”都是换行符。要想输出“”，必须写成“”；要想输出“”，必须写成“”。,34,3.字符和字符串前面已指出，字符串是用双引号括起来的字符序列。字符和字符串有着本质的区别：(1)字符用单引号括起来，而字符串用双引号括起来；(2)单引号括起来的只有一个字符，而双引号括起来的有多个字符。,35,3.2.3float和double类型1.浮点型数据的两种表示形式对一个实型常量，可以用两种形式表示它，即十进制小数形式和指数形式。(1)十进制小数形式，如123.45，-0.001。(2)指数形式，其组成格式为：e(或E)其含义为：10这几部分的书写规则是：(1)尾数部分不能省略，即e(或E)前必须有数据；(2)指数部分必须是整数；(3)尾数可以只有整数部分或只有小数部分；(4)指数、尾数都可以带符号，如省略符号则隐含为正。,36,2.浮点型变量的分类浮点型变量分单精度(float)、双精度(double)和长双精度(longdouble)，它们的长度、精度及取值范围如下表所示。,表：不同类型实型变量的长度、精度和取值范围,37,3.2.4变量赋初值前面已介绍了三种数据类型，用类型名可以定义相应的变量。根据先定义后使用的原则，在定义变量之后，可以对它进行处理。如：inti,j;i=3;j=3;通过赋值语句，使i,j具有数值3。我们还可以把二者结合起来，即在定义变量的同时就让它有一个值，这就是变量赋初值，如:inti=3,j=3;程序可以对i,j的当前值进行运算，当然这些值在以后是可以改变的。,38,3.3C的运算符及表达式,C语言不仅数据类型丰富，运算符也十分丰富，几乎所有的操作都可作为运算符处理。由运算符加适当的运算对象可构成表达式，而表达式是C程序的重要要素之一，因此掌握好运算符的使用对编写程序是十分重要的。,39,3.3.1算术运算符1.基本的算术运算符C语言中基本的算术运算符有：+、-、*,/,%，其含义如下表所示。,在算术运算符的使用中有以下两点需要注意:(1)除法运算符“/”的结果和其运算对象有关。(5/2=2、5.0/2=2.5）(2)求余运算符“%”要求其运算对象都必须是整数，但可正可负。,40,例：includemain()printf(5/3=%d,-5/+3=%dn,5/3,-5/+3);printf(3/5=%d,3./5=%fn,3/5,3./5);printf(10%3=%d,-10%3=%d,10%-3=%d,-10%-3=%dn,10%3,-10%3,10%-3,-10%3)；运行输出：5/3=1,-5/+3=-13/5=0,3./5=0.60000010%3=1,-10%3=-1,10%-3=1,-10%-3=-1注意：要输出一个百分号%，在控制串中必须有两个连续的百分号%。,41,2.算术运算符的优先级和结合性C语言中算术运算符的优先级和代数学中的规定是一样的，并且都是从左向右结合的，算术运算符的优先次序如下表所示。,42,3.3.2自加(+)自减(-)运算符C语言中有两个特殊的算术运算符，即自加、自减运算符(+和-)。这两个运算符都是单目运算符，它们既可以放在运算对象之前，也可以放在运算对象之后，形成前置形式和后置形式，而运算对象也只能是整型变量。不管前置还是后置，其运算结果都是一样的，都是把运算对象的值增加1或减少1。设有整型变量i:+i,i+都使i值增加1-i,i-都使i值减少1例如：inti,j=2；则下面运算的结果是i等于3，j也等于3。i=+j;而下面的运算结果是i等于2而j等于3：i=j+;,43,使用自加、自减运算符应注意以下几点：(1)最常见的错误是把自加自减运算符用在非简单变量的表达式上，如+(x+2),+(-i)等都是错误的。(2)自加自减运算符的结合性是自右向左的。(3)如果两个运算对象之间连续出现多个运算符时，C语言采用“最长匹配”原则，即在保证有意义的前提下，从左到右尽可能多地将字符组成一个运算符。(4)因字符类型和整型是相通的，故对字符变量也可以进行自加、自减运算。,44,例：includemain()intp,x=3;charc=a;p=-x+1；printf(p=%d,x=%dn,p,x);printf(c=%cn,+c);运行输出：p=-2,x=4c=b,45,3.3.3赋值运算符要使一个变量得到值或改变它的值，除了可以用scanf函数输入外，也可以很方便地用赋值运算符实现。前面我们已介绍过赋值运算符的基本使用，现在做进一步的说明。1.一般的赋值运算符在C语言中，赋值运算符为=，由它可以构成赋值表达式：=如：inta=5,b=6;a=b+3;b=a-2;,46,2.赋值运算中的类型转换如果赋值运算符两边的类型不一致，则在赋值的时候要对右边表达式的类型进行转换，使之适应左边变量的要求，或者说用左边变量的类型去剪裁改造右边的表达式。为了便于表达，我们做如下的约定：类型1(类型2)表示把类型2的值赋给类型1的变量。具体地有以下几种情况：(1)int(float,double)只取float,double的整数部分，但当float,double的整数超过int所表示的范围时，将出现数据错误。,47,(2)float(int)double(int)变量中的整数部分是右边表达式的值，而小数部分是相应个数的0。如：floatf=15;doubled=15;则有：f=15.000000(6个0)d=15.000(14个0),48,(3)float(double)在float类型所能容纳的范围之内，把double数值的前7位放入float型变量中，超过范围则出错。double(float)在double变量中，有效位数扩展到16位，数值不变。,49,(4)int(unsignedchar)int类型占2个字节，char类型占一个字节，赋值是把字符放入整型变量的低8位，高8位全部补0，以保证是个正整数。例如：inti;unsignedcharc=376;i=c；,50,(5)char(int,shortint,longint)此时只把整数的低8位送到字符变量中，其余全部截掉，如整数大于255(低8位的最大值)时，赋值在变量中会改变原来的值，如：inti=256;charc=i;printf(i=%d,c=%dn,i,c);则输出为：i=256,c=0,51,(6)long(int)把int类型数值送入long类型的低16位中，高16位按“符号扩展”的原则处理。int(long)把long的低16位送入int型变量，高16位截掉，如高16位中仍有数据，则变量中有可能改变原来的值。,52,(7)int(unsignedint)long(unsignedlong)short(unsignedshort)这类赋值的特点是两边的长度相等，但取值范围不同，右边的正数范围要比左边大一倍，因此只有在左边的正数范围内赋值才正确，否则所赋的正值在变量中会得到负的结果。,53,(8)unsignedint(int)unsignedlong(long)unsignedshort(short)这是和(7)相反的赋值，可以照原值全部传送，但若传送负数，则接收者会得到一个正数的结果，其原因在于把原来的符号位此时也当成了数值位。例如：unsignedinta;intb=-1;a=b;printf(b=%d,a=%dn,b,a);则输出为：b=-1,a=65535,54,回顾,55,120、-100、0；0120、072；0 xFFFF、0 x1e、0X28AF，0XED4；120L,200L；长整型常量3.14、-3.1、5.12E-6；a、#、n、101；099、12f、0 xg、48EA；019.5、1e-08；实型常量只能用十进制形式表示2.1E10.2、E-6、6.4E+4.8、E9；changsha、+？ab；、p、ab；,直接常量：是在程序中直接引用的数据。,请判断这些常量正确与否：,56,变量初始化在定义变量的同时给变量一个初始值。,inta=5,b=3;inta=b=c=3;inta,b,c;a=b=c=3;,运算符：就是表示某种运算功能的符号。按操作功能运算符大致可分为：算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、赋值运算符、条件运算符、逗号运算符以及按位运算符等。,表达式：是由操作数和运算符组成的序列。如：1+2*3-4、35-7、a=b%2等都是C语言中的表达式。,57,%(取余)(注意：取余运算的操作数只能是整数，且结果的符号与前一操作数的符号相同),算术运算符和算术表达式,1、运算符+(加)：3+4、+3-(减)：3-5、-5*(乘)：3*5/(除)：5/2、5.0/2（注意，此二种形式，结果不同）,5%3的值为2；-5%3的值为-2；5%(-3)的值为2；-5%(-3)的值为-2；12.3%3若a%b的结果为0，则有a能被b整除,58,等价于：j=i;i+;所以i的值为4，j的值为3,等价于：i+;j=i;所以i的值为4，j的值为4,(1)i=3;j=i+;(2)i=3;j=+i;,自增与自减运算符(+、-),+i,-i：使用之前使i的值增1（或减1）；,i+,i-：使用之后使i的值增1（或减1）；,分析下面几种情况中i与j的值：,当+、-不与其他运算符混合使用时，+i与i+都等价于i=i+1,-i与i-都等价于i=i-1,59,如：i=2;j=-i+;求执行完这两句后i与j的值分别是多少,特殊的：设i=3，j=4，k=i+j，k=i=j=,结合性：自右至左。,分析：“+”与”-“是同优先级，且都高于“=”按结合规则，等价于：j=-(i+);结果：i的值为3，j的值为-2。,再看几个例子：如：设i=3，k=(i+)+(i+)+(i+)k=i=,9,6,如：设a=3,b=(a+)+(a+)b=a=,6,5,设a=3,b=(+a)+(a+)b=a=,8,5,设a=3,b=(a+)+(+a)b=a=,8,5,设a=3,b=(+a)+(+a)b=a=,10,5,7,4,4,60,1、6种关系运算符：=!=2、关系表达式：用关系运算符将表达式连接起来的式子优先级：(=)(=!=)结合性：自左至右；表达式的值：若为真，则结果为1；若为假，则结果为0。,35值为：32值为：设x=-2;-3x-1值为：设x=1;2x4值为：,例如,关系运算符和关系表达式（第五章5.1）,求如下关系表达式的值：,0,0,0,1,算术运算符优先级高于关系运算符3+(4关系max=ab?a:b求max的值,max的值为5,71,逗号运算符逗号在C语言中主要起两个作用，一是作为分隔符，一是作为运算符。1.逗号分隔符在变量的定义和函数的参数中都用到了逗号分隔符。如：inti,j,k；charc1,c2,c3；result=max(a,b)；这里它的作用是把同类型的变量名分开，把函数的各个参数分开。,72,2.逗号运算符作为运算符，它是把两个对象“连接起来”，使之成为一个逗号表达式。其一般形式是：，求值规则:从左至右依次计算各表达式的值；优先级：最低；结合性：自左至右；表达式的值：最后一个表达式的值。例如：i=1,j=0,sum=0,m=2*i+3是一个由四个赋值表达式构成的逗号表达式,此表达的值是m的值。,73,例如：aby表达式y=a=4,b=5,a+b;y=(a=4,b=5,a+b);y=(a=4,b=5),a+b;y=a=(4,b=5),a+b;,4,5,4,9,4,5,9,9,4,5,9,5,5,5,5,10,74,形式有两种：sizeof()或sizeof结果为整型数。,inta；floatx；printf(“%d,%d”,sizeofa,sizeofx);printf(“%d,%d”,sizeof(int),sizeof(float);以上两个printf语句结果均为。,例如,3、求字节运算符：sizeofsizeof是一个单目运算符，作用：求得变量或某种数据类型所需的字节数。,2，4,其中运算对象可以是数据类型名、变量名、常数名等。变量、常量的大小实际上是它所属类型的大小。虽然sizeof的使用像是一个函数调用，但它只是个运算符，不是函数，它没有函数调用方面的开销,75,C语言允许整型、实型、字符型数据进行混合运算。有3种转换方式：自动转换、赋值转换和强制转换。一、类型自动转换,数据类型转换,特点：由数值存储位数少的向多的转换；整型向实型转换！操作数为相同类型的不转换，仍取原类型。,76,intx=2;floaty=1.6;charc=A;则：c+1/x*y=,例