数据类型及运算表达式.ppt

第二章数据类型 运算符与表达式 一个程序应包括两个方面的内容 数据的描述 操作步骤 即动作的描述 数据是操作的对象 操作的结果会改变数据的状况 厨师做菜肴 菜谱上一般应包括 配料 指出应使用哪些原料 操作步骤 面对同一些原料可以加工出不同风味的菜肴 作为程序设计人员 必须认真考虑和设计数据结构和操作步骤 即算法 因此 著名计算机科学家沃思 NiklklausWirth 提出一个公式 数据结构十算法 程序 实际上 一个程序除了以上两个主要要素之外 还应当采用结构化程序设计方法进行程序设计 并且用某一种计算机语言表示 因此 可以这样表示 程序 算法十数据结构十程序设计方法十语言工具和环境也就是说 以上四个方面是一个程序设计人员所应具备的知识 2 1 的数据类型 语言提供的数据结构是以数据类型形式出现的 所谓类型 就是对数据分配存储单元的安排 包括存储单元的长度 占多少字节 以及数据的存储形式 不同的类型分配不同的长度和存储形式 C语言允许使用的数据类型 基本类型整型类型基本整型短整型长整型双长整型字符型布尔型 浮点类型单精度浮点型双精度浮点型复数浮点型 C语言允许使用的数据类型 基本类型枚举类型空类型派生类型指针类型数组类型结构体类型共用体类型函数类型 算术类型 纯量类型 2 2常量与变量2 2 1常量和符号常量在程序运行过程中 其值不能被改变的量称为常量 常量区分为不同的类型 整型常量 如1000 12345 0 345实型常量0 34 56 790 012 34e3 代表12 34 103 字符常量 如 转义字符 如 n 字符串常量 如 boy 符号常量 definePI3 1416 例 definePI3 1415926main floats r l r 10 l 2 PI r s PI r r printf l fs f n l s printf PI f n PI 程序中用 define命令行定义PI代表常量3 1415926 此后凡在此文件中出现的PI都代表3 1415926 可以和常量一样进行运算 这种用一个标识符代表一个常量的 称为符号常量 即标识符形式的常量 注意符号常量不同于变量 它的值不能改变 也不能再被赋值 如再用以下赋值语句给PI赋值 PI 3 1416是错误的 习惯上 符号常量名用大写 变量用小写 以示区别 definePRICE30main intnum total num 10 total num PRICE printf total d total 2 2 2变量 变量名 3 变量值 a 其值可以改变的量称为变量 一个变量应该有一个名字 在内存中占据一定的存储单元 在该存储单元中存放变量的值 请注意区分变量名和变量值这两个不同的概念 2 2 3常变量 常变量具有变量的基本属性 有类型 占存储单元 只是不允许改变其值 举例constinta 3 注意 1 常变量是有名字的不变量 常量是没有名字的不变量 2 符号常量不分配存储单元 而常变量占用存储单元 2 2 3标识符标识符 用来标识变量名 符号常量名 函数名 数组名 类型名 文件名的有效字符序列称标识符 identifier 简单他说 标识符就是一个名字 C语言规定标识符只能由字母 数字和下划线三种字符组成 且第一个字符必须为字母或下划线 如 sum average class day month student name 下面是不合法的标识符和变量名 M D 123 33 3D64 a b注意 1 大写字母和小写字母被认为是两个不同的字符 习惯上 变量名用小写字母表示 以增加可读性 2 标识符长度建议在4 25个字符之间 在选择变量名和其它标识符时 应注意做到 见名知意 即选有含意的英文单词 或其缩写 作标识符 如count name day month class city country等 以增加程序的可读性 这是结构化程序的一个特征 在 语言中 要求对所有用到的变量作强制定义 也就是 先定义 后使用 否则 在编译时会指出有关 出错信息 关键字又叫保留字 是C编译系统已规定某些标识符有特定含义 用户只能按规定使用 在程序中定义标识符时 不能与关键字同名 什么是关键字 在C中共有32个基本的关键字 都是用小写字母组成的 用户不能用 见P 378 2 3整型数据2 3 1整型常量整型常量即整常数 语言中整常数可用以下三种形式表示 十进制整数 如 一 八进制整数 以O开头的数是八进制数 如O123表示八进制数123 即 123 8等于十进制数 011表示八进制数 11 即十进制数 9 十六进制整数 以 开头的数是 进制数 代表 进制数 即 16 0 一 等于十进制数一 main inta 0123 b 0 x123 printf a d b d a b 2 3 2整型变量一 整型变量的分类整型变量可分为 基本型 短整型 长整型和无符号型四种 基本型 以int表示 2 短整型 以shortint表示 或以short表示 3 长整型 以1ongint表示 或以1ong表示 4 双长整型 以longlongint表示 C99新增的 4 无符号型 存储单元中全部二进位 bit 用作存放数本身 而不包括符号 无符号型中又分为无符号整型 无符号短整型 无符号长整型和无符号双长整型 分别以unsignedint unsignedshort unsignedlong unsignedlonglong表示 无符号型变量只能存放不带符号的整数 一个无符号整型变量中可以存放的数的范围比一般整型变量中正数的范围扩大一倍 如果整型量在内存中占2个字节 16位 则int型变量数的范围为 32768 32767 unsignedint型变量的范围为0 65535 数值 补码 0 00000000 1 11111111 2 11111110 3 11111101 4 11111100 往下不断减1 127 10000001 128 10000000 1 000000012 00000010 往下不断加1 126 01111110127 01111111 二 整型变量的定义前已提到 C规定在程序中所有用到的变量都必须在程序中指定其类型 即 定义 例如 inta b 指定变量a b为整型 unsignedshortc d 指定变量c d为无符号短整型 1onge f 指定变量e f为长整型 对变量的定义 一般是放在一个函数的开头部分 例2 2main inta b c d 指定a b c d为整型变量unsignedu 指定 为无符号整型变量a 12 b 24 u 10 c a u d b u printf c dd d c d 运行结果为c d 14结论 可以看到不同种类的整型数据可以进行算术运算 例如 includemain shortinta b a 32767 b a 1 printf d d a b 三 整型常量的类型在将一个整型常量赋值给不同类别的整型变量时请注意以下几点 1 一个整常量 如果其值在一32768 32767范围内 认为它是int型 它可以赋值给int型和shortint型等变量 一个整常量 如果其值超过了上述范围 而在一2147483648 2147483647范围内 则认为它是1ongint型 可以将它赋值给一个1ongint型变量 3 如果某一计算机系统的 版本确定的shortint与int型数据在内存中占据的长度相同 则它的表述范围与int型相同 因此一个int型的常量也同时是一个shortint型常量 可赋给int型或shortint型变量 4 常量中无unsigned型 但一个非负值的整常量可以赋值给unsigned型整变量 只要它的范围不超过变量的表述范围即可 例如 将50000赋给一个unsignedint型变量是可以的 而将70000赋给它是不行的 溢出 5 不能将负数赋值给无符号整型 unsignedshorta 1 printf d n a 6 在一个整常量后面加一个字母l或L则认为是1ongint型常量 例如123l 432L 2 4实型数据2 4 1实型常量实数在 语言中又称浮点数 实数有两种表示形式 1 十进制数形式 它由数字和小数点组成 注意必须有小数点 0 123 123 123 0 123 0 0都是十进制数形式 2 指数形式 如123e3或123E3都代表123X103但注意字母e 或E 之前必须有数字 且e后面指数必须为整数 如e3 2 1e3 5 e等都不是合法的指数形式 2 4 2实型变量C实型变量分为单精度 float型 和双精度 double型 两类 对每一个实型变量都应在使用前加以定义 如 floatx y 指定x y为单精度实数doublez 指定z为双精度实数在一般系统中 一个float型数据在内存中占4个字节 32位 一个double型数据占8个字节 单精度实数提供6位有效数字 双精度实数提供 有效数字 数值的范围随机器系统而异 实型变量的分类 注意 长双精度在VC 中长度为8字节数 应当说明 实型常量不分float型和double型 一个实型常量可以赋给一个float型或double型变量 根据变量的类型截取实型常量中相应的有效位数字 假如a已指定为单精度实型变量 floata a 111111 111 由于float型变量只能接收6位有效数字 因此最后三位小数不起作用 如果 改为double型 则能全部接收上述 位数字并存储在变量 中 2 5字符型数据2 5 1字符常量C的字符常量是用单引号 即撇号 括起来的一个字符 如 a x D 等都是字符常量 注意 a 和 A 是不同的字符常量 除了以上形式的字符常量外 C还允许用一种特殊形式的字符常量 就是以一个 开头的字符序列 例如 前面已经遇到过的 在printf函数中的 n 它代表一个 换行 符 这种非显示字符难以用一般形式的字符表示 故规定用这种特殊形式表示 常用的以 开头的特殊字符见表 表中列出的字符称为 转义字符 意思是将反斜杠 后面的字符转变成另外的意义 如 n 中的 n 不代表字母n而作为 换行 符 表中最后第二行是用ASCII码 八进制数 表示的一个字符 例如 101 代表字符 A 用 376 代表图形字符 用表中的方法可以表示任何可输出的字母字符 专用字符 图形字符和控制字符 请注意 0 或 000 是代表ASCII码为0的控制字符 即 空操作 字符 它将用在字符串中 2 5 2字符变量字符型变量用来存放字符常量 注意只能放一个字符 字符变量的定义形式如下 charc1 c2 它表示c1和c2为字符型变量 各可以放一个字符 因此可以用下面语句对c1 c2赋值 c1 a c2 b 一般以一个字节来存放一个字符 或者说一个字符变量在内存中占一个字节 2 5 3字符数据在内容中的存储形式及其使用方法将一个字符常量放到一个字符变量中 实际上并不是把该字符本身放到内存单元中去 而是将该字符的相应的ASCII代码放到存储单元中 书P377 例如字符 a 的ASCII代码为97 b 为98 在内存中变量c1 c2的值如图2 2 a 所示 实际上是以二进制形式存放的 如图2 2 b 所示 c1c2979801100001011000102 2 a 2 2 b 例2 4 main charc1 c2 c1 97 c2 98 printf c c c1 c2 c 是输出字符的格式符 程序输出 ab 例2 5 includemain charc1 intc2 c1 97 c2 a printf c d n c1 c1 printf c d n c2 c2 在内存中 字符数据以ASCII码存储 它的存储形式与整数的存储形式相类似 C语言使字符型数据和整型数据之间可以通用 注意 字符数据只占一个字节 它只能存放0 255的整数一个字符数据既可以以字符形式输出 也可以以整数形式输出 以字符形式输出时 需要先将存储单元中的ASCII码转换成相应字符 然后输出 以整数形式输出时 直接将ASCII码作为整数输出 也可以对字符数据进行算术运算 此时相当于对它们的ASCII码进行算术运算 例2 6 main charc1 c2 c1 a c2 b c1 c1 32 c2 c2 32 printf c c c1 c2 它的作用就是将两个小写字母转换成大写字母 因为 a 的ASCII码为97 A 的为65 b 为98 B 为66 从ASCII代码表中可以看到每一个小写字母都比它相应的大写字母的ASCII码大32 2 5 4字符串常量字符常量是由一对单引号括起来的单个字符 字符串常量是一对双引号括起来的字符序列 如 Howdoyoudo CHINA 123 45 都是字符串常量 一个字符串可以利用printf输出 如printf Howdoyoudo 不要将字符常量与字符串常量混淆 a 是字符常量 a 是字符串常量 二者不同 假设c被指定为字符变量 charc c a 是正确的 而c a 是错误的 c CHINA 也是错误的 不能把一个字符串赋给一个字符变量 在C语言中没有专门的字符串变量 字符串如果需要存放在变量中 需要用字符数组来存放 即用一个字符型数组来存放一个字符串 C规定 c规定以字符 0 作为字符串结束标志 0 是一个ASCII码为0的字符 空操作字符 即它不引起任何控制动作 也不是一个可显示的字符 CHINA 实际上在内存中是CHINA 0它的长度 内存中 不是5个字符 而是6个字符 最后一个字符为 0 但在输出时不输出 0 但是实际长度还是5个字符 利用strlen函数计算 includestring h 例如在printf Howdoyoudo 中 输出时一个一个字符输出 直到遇到最后的 0 字符 就知道字符串结束 停止输出 注意 在写字符串时不必加 0 否则画蛇添足 0 字符是系统自动加上的 a 和 a 究竟区别 1 定界符不同 字符常量使用单引号 而字符串常量使用双引号 2 长度不同 字符常量的长度固定为1 而字符串常量的长度 可以是0 也可以是某个整数 3 存储要求不同 字符常量存储的是字符的ASCII码值 而字符串常量 除了要存储有效的字符外 还要存储一个结束标志 0 字符常量与字符串常量的比较 2 6变量赋初值程序中常需要对一些变量预先设置初值 一般形式 类型说明符变量1 值1 变量2 值2 1 可以在定义变量时同时使变量初始化 如 inta 3 指定a为整型变量 初值为3floatf 3 56 指定f为实型变量 初值为3 56 2 可以使被定义的变量的一部分赋初值 如 inta b c 5 表示a b c为整型变量 只有c初始化 值为5 3 如果对几个变量赋以同一个初值 不能写成 inta b c 3 而应写成 inta 3 b 3 c 3 初始化不是在编译阶段完成的 而是在程序运行时执行本函数时赋以初值的 例如inta 3 相当于 inta 指定a为整型变量a 3 赋值语句 将3赋予a 2 7各类数值型数据间的混合运算整型 单精度型 双精度型数据可以混合运算 前已述及 字符型数据可以与整型通用 因此 整型 实型 包括单 双精度 字符型数据间可以混合运算 例如10 a 1 5 8765 1234 b 是合法的 在进行运算时 不同类型的数据要先转换成同一类型 然后进行运算 转换的规则按图2 3所示 double float long unsigned int char short图2 3 说明 1 图中横向向左的箭头表示必定的转换 2 纵向的箭头表示当运算对象为不同类型时转换的方向 3 注意箭头方向只表示数据类型级别的高低 由低向高转换 例如 假设已指定i为整型变量 f为float变量 d为double型变量 e为1ong型 有下面式子 10十 a i f d e 上述的类型转换是由系统自动进行的 2 8算术运算符和算术表达式2 8 1C运算符简介C的运算符主要有以下几类 1 算术运算符2 关系运算符 5 赋值运算符 及其扩展赋值运算符 6 条件运算符 指针运算符 和 在本章只介绍算术运算符和赋值运算符 在以后各章中结合有关内容将陆续介绍其它运算符 运算符见书P365 2 8 2算术运算符和算术表达式一 基本的算术运算符十 加法运算符 或正值运算符 如3 5 3 一 减法运算符 或负值运算符 如5一2 一3 乘法运算符 如3 5 除法运算符 如5 3 模运算符 或称求余运算符 要求 两侧均为整型数据 说明 1 两个整数相除结果为整数 如5 3的结果值为1 舍去小数部分 2 但是如果除数或被除数中有一个为负值 则舍入的方向是不固定的 例如 一5 3在有的机器上得到结果 1 有的机器则给出结果一2 多数机器采取 向零取整 方法 3 如果参加运算的两个数中有一个数为实数 则结果是double型 因为所有实数都按double型进行运算 二 算术表达式和运算符的优先级与结合性用算术运算符和括号将运算对象 也称操作数 连接起来的 符合C语法规则的式子 称C算术表达式 运算对象包括常量 变量 函数等 例如 下面是一个合法的C算术表达a b c一1 5十 a C语言规定了运算符的优先级和结合性 优先级 运算符的高低次序执行 结合性 运算符的结合方向 自左至右的结合方向又称 左结合性 即运算对象先与左面的运算符结合 自右至左的结合方向又称 右结合性 即运算对象先与右面的运算符结合 在求表达式值时 先按运算符的优先级别高低次序执行 如果在一个运算对象两侧的运算符的优先级别相同 则按规定的 结合方向 处理如 a b c d 如果一个运算符的两侧的数据类型不同 先自动进行类型转换 使二者具有同一种类型 然后进行运算 三 可以利用强制类型转换运算符将一个表达式转换成所需类型 例如 double a 将a转换成double类型 int x y 将调x y的值转换成整型 其一般形式为 类型名 表达式 注意 类型和表达式应该用括号括起来 如果写成 int x y则只将x转换成整型 然后与y相加 需要说明的是在强制类型转换时 得到一个所需类型的中间变量 原来变量的类型未发生变化 例如main floatx x 3 6 i int x 2 printf x f i d x i 从上可知 有两种类型转换 一种是在运算时不必用户指定 系统自动进行类型转换 如3 6 5 第二种是强制类型转换 当自动类型转换不能实现目的时 可以用强制类型转换 四 自增 自减运算符作用是使变量的值增1或减1 如 粗略地看 i和i 的作用相当于i i 1 但 i和i 不同之处在于 i是先执行i i 1后 再使用i的值 而i 是先使用i的值后 再执行i i 1 ii自增1后再参与其它运算 ii自减1后再参与其它运算i i参与运算后 i的值再自增1i i参与运算后 i的值再自减1 如果i的原值等于3 则 j i j的值为4 j i j的值为3 然后i变为4又如 i 3 printf d i 若改为printf d i 注意 1 自增运算符 自减运算符 只能用于变量 而不能用于常量或表达式 如5 或 a b 都是不合法的 因为5是常量 常量的值不能改变 a b 也不可能实现 理由 无变量可供存放 2 和 的结合方向是 自右至左 见附录 例如 i 五 有关表达式使用中的问题说明1 在表达式中包含自加或自减运算时 很容易出错 1 如果有以下表达式 i 3 i i i 事实上用TurboC和VC系统时它等于9 即先把i的原值 3 取出来 作为表达式中i的值 因此先进行三个i相加 得9 然后再实现自加 i的值变为6 2 k i i i 原因是 i的自加是在整个表达式求解一开始时最先进行的 即对表达式扫描 先对i进行三次自加 i得6 然后进行k 6 6 6的运算 故得18 注意 不同编译系统不同结果 结论 请不要在一个表达式中对一个变量进行多次诸如i 或 i等运算 2 C语言中有的运算符为一个字符 有的运算符由两个字符组成 在表达式中如何组合呢 如i j 是理解为 i j呢 还是i j C编译在处理时尽可能多地 自左而右 将若干个字符组成一个运算符 如i j 将解释为 i j 而不是i j 3 C语言中类似上述这样的问题还有一些 例如 在调用函数时 实参数的求值顺序 C标准并无统一规定 如i的初值为3 如果有下面的函数调用 printf d d i i 在有的系统中 从左至右求值 输出 3 3 在多数系统中对函数参数的求值顺序是自右而左 2 9赋值运算符和赋值表达式一 赋值符号 就是赋值运算符 它的作用是将一个数据赋给一个变量 如 a 3 的作用是执行一次赋值操作 或称赋值运算 把常量3赋给变量a 也可以将一个表达式的值赋给一个变量 二 如果赋值运算符两侧的类型不一致 但都是数值型或字符型时 在赋值时要进行类型转换 将实型数据 单 双 赋给整型变量 舍弃实数的小数部分 取整数部分 而并非四舍五入 intm m 2 6 m 2 将整型数据赋给实型 单 双 变量 数值不变 但以浮点数形式存储到变量中 floatm m 10 doublen n 10 m 10 00000 7位有效数字 n 10 00000000000000 16位有效数字 将double型数据赋给float变量 截取其前面7位有效数字 存放到float变量的存储单元