2013.第03章 数据类型,运算符与表达式(1

第3章数据类型、运算符与表达式,3.1C的数据类型3.2常量和变量3.3整型数据3.4实型数据3.5字符型数据3.6变量赋初值3.7各类数值型数据间的混合运算3.8算术运算与算术表达式3.9赋值运算与赋值表达式3.10逗号运算符和逗号表达式,3.1C语言的数据类型,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。2.构造类型分为数组类型、结构类型和共用类型三种。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。,3.2常量和变量,3.2.1常量与符号常量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(如0、1、3)（2）实型常量(如1.23、4.6)（3）字符常量(如a、d)（4）符号常量(如“#definePRICE30”中,PRICE是一个符号常量)常量的类型，可通过书写形式来判别。3.2.2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（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。在TCV2.0中，变量名（标识符）的有效长度为32个字符，缺省值为32。,练习：下面四个选项中，均是不合法的用户标识符的是()A)AB)floatp_0la0do_AC)b-aD)_123gototempintINT,注：do、int、goto、temp、float等是C语言本身都有的，不是用户标识符。见附录2（372页）,（3）C语言的关键字不能用作变量名。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；且称在定义变量的同时进行赋初值的操作为变量初始化。（1）变量定义的一般格式存储类型数据类型变量名1,变量名2;例如，floatradius,length,area;（2）变量初始化的一般格式存储类型数据类型变量名1=初值,变量名2=初值2;例如，floatradius=2.5,length,area;,3.3整型数据3.3.1整型常量的表示方法.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0 x36。,练习：下面四个选项中均是合法常量的是（）A)160B)-0 xcdg-0 xffff01a00110 xeC)-01D)0 x48a986,0122e506680 x,3.3.2整型变量1.整形数据在内存中的存放形式数据在内存中是以二进制存放的。如果定义了一个整型变量i：inti;/*定义为整型变量*/i=10;/*给i赋以整数10*/数据10的二进制形式为1010，在微机上使用C编译系统，每一个整型变量在内存中占两个字节。图3.2（a）是数据存放的示意图，图3.2(b)是数据在内存中实际存放的情况。,2.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shortint）。（3）长整型（类型关键字为longint）。（4）无符号整型。无符号型又分为无符号基本整型（unsignedint）、无符号短整型（unsignedshort）和无符号长整型（unsignedlong）三种，只能用来存储无符号整数。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。,01111111111111111,10000000000000000,-32768,32767,注：数在内存中都是以补码形式存放的！在实际处理时用的是原码形式！需进行补码=原码的转换,符号位,3.整型变量的定义C语言规定程序中所有用到的变量都必须在程序中定义。定义整型变量的格式为：数据类型变量名1，变量名2，.注意：对变量的定义，一般是放在一个函数开头部分的声明部分。,以整数13为例在内存中的存储情况见下图,inta,b;unsignedshortc,d;longe,f;,int型,short型,long型,unsignedint型,unsignedshort型,unsignedlong型,下面举一个例子：例3.2整型变量的定义与使用main()inta,b,c,d;unsignedu;a=12;b=-24;u=10;c=a+u;d=b+u;printf(“a+u=%d,b+u=%dn”,c,d);运行的结果为：a+u=22,b+u=-14可以看到不同类型的整型数据可以进行算术运算。,4.整型数据的溢出溢出：在计算机中，一个数超出了计算机能表示的数的范围。在TurboC中一个int型变量的最大允许值为32767,如果再加1，会出现什么情况？例3.3整型数据的溢出mian()inta,b;a=32767;b=a+1;printf(“%d,%d”,a,b);运行结果为：32767，-32768,结果为-32768，见图3.6,32767,-32768,图3.6,注C语言的用法比较灵活,往往会出现副作用，而系统又不出错误信息，这就要靠我们程序员的经验来保证结果的正确性。不同种类的整型数据可以进行算术运算。,3.3.3整型常量的类型整型变量可以分为int、shortint、longint和unsignedint、unsignedshort、unsignedint型等类别，那么常量是否也有这些类型？在将一个常量赋值给上述几种类型变量时如何做到类型匹配？请注意以下几点：（1）一个整数。如果其值在-32768-+32767范围内，它可以赋值给int型和longint型变量。（2）一个整数，如果其值超过了上述的范围，而在-2147483648-+2147483647范围内。则认为它是长整型，可以将它赋值给一个longint型变量。（3）如果某一计算机系统的c版本（例如Turboc）确定short和int型数据在内存中占据的长度相同。因此，一个int型的常量也同时是一个shortint型常量，可以赋值给int型或者shortint型变量。,（4）一个整常量后面加一个字母u或U，认为是unsigned型，如1234u,在内存中按unsignedint规定的方式存放。如果-12345u，则先将-12345转换成其补码53191，然后按无符号数存放。（5）在整型常量后面加一个字母l或L，则认为是longint型常量。,3.4实型数据,3.4.1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。它由数字和小数点组成(必须有小数点)例如3.14、9.8、0.0。（2）指数形式。E（e）。字母e之前必须有数字，且e后面指数必须为整数。例如3.0+5等。规范化的指数形式：e之前的小数部分中，小数点左边应有且只能有一位非0的数字。.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）。,练习：下面四个选项中，均是合法的浮点数的选项是()A)160.B).1230.122e4.2e3.e5C)-.18D)e3.123e4.2340.01e3,3.4.2实型变量1.语言的实型变量，分为三种：（1）单精度型.类型关键字为float，提供6位有效数字。（2）双精度型.关键字为double，提供1516位有效数字。（3）长双精度型.关键字为longdouble,提供1819位有效数字。2.实型数据在内存中的存放形式一个实型数据一般在内存中占4个字节（32位）。与整型数据的存储方式不同，实型数据是按指数形式存储的。系统把一个实型数据分成小数部分和指数部分，分别存放。指数部分采用规范化的指数形式如实数3.14159在内存中存放形式为：,数符,小数部分,指数,3.实型数据的舍入误差由于实型变量是用有限的存储单元存储的，因此能够提供有效的数字总是有限的，在有效位以外的数字将被舍取。由此可能会产生一些误差。例main()floata,b;a=123456.789e5;b=a+20;printf(“%f”,b);程序运行时，输出b的值与a相等。原因是a的值比20大得多，a+20的理论值应是12345678920，而一位实型变量只能保证有效数字是7位，后面的数字是无意义的，并不准确表示该数。所以，应当避免将一个很大的数和一个很小的数直接相加或相减，否则会丢失很小的数。,3.4.3实型常量的类型为了保证数据的精度，C编译系统自动将实型常量作为双精度实型来处理。一个实型常量，可以赋给一个实型变量（float型或double型或longdouble型），编译器将根据变量的类型截取实型常量中相应的有效位数字。,3.5字符型数据,3.5.1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、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：、。,以“”开头的字符序列，称为“转义序列”，“”使其后面的字符变为另外的意义。,见右表：,练习：1.下面四个选项中均是不合法转义字符的是（）A)”B)1011xfaC)011D)abcf101x1f,2.下面正确的字符常量是（）A)“c”B)C)wD),案例用转义字符输出可打印字符和不可打印字符。/*案例代码文件名：AL2_1.C*/*程序功能：用转义字符输出可打印字符和不可打印字符*/案例3.5main()printf(“x4Fx4Bx21n”);/*等价于printf(“OK!n”);*/printf(“x15xABn”);程序运行结果如下：！程序演示,3.5.2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。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，charch1,ch2;/*定义两个字符变量：ch1，ch2*/ch1=a;ch2=b;/*给字符变量赋值*/,2.字符数据在内存中的存储形式及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ASC码放到存储单元中去。如ch1,ch2的存储形式见下图：ch1ch2ch1ch2,既然在内存中字符数据以ASC码存储，它的存储形式与整型的存储形式类似。这使字符数据和整型数据之间可以通用，一个字符数据既可以以字符形式输出，也可以以整型形式输出。以字符形式输出时，需要先将存储单元中的ASC转换成相应的字符，然后输出。以整型形式输出时，直接将ASC作为整数输出。也可以对字符数据进行算术运算，此时相当于对他们的ASC码进行算术运算。案例3.6:/*程序功能：用字符形式和整数形式输出字符变量*/main()charch1,ch2;ch1=97;ch2=98;printf(“ch1=%c,ch2=%cn”,ch1,ch2);printf(“ch1=%d,ch2=%dn”,ch1,ch2);程序运行结果：ch1=a,ch2=bch1=97,ch2=98可以看到字符型数据和整型数据是通用的。但应注意字符数据只占一个字节，它只能存放0-255范围内的整数。,案例3.7字符数据的算术运算。/*字母的大小写转换*/*程序功能：字符数据的算术运算*/main()charch1,ch2;ch1=a;ch2=b;c1=c1-32;c2=c2-32;printf(“%c,%c”,c1,c2);运行结果为A，B字符数据与整型数据可以相互赋值如：inti;charc;,i=a;c=97;是合法的，如果用格式符“d”将i的值输出，可得到97，用“%c”输出可得到字符a.,3.5.4字符串常量1.字符串常量的概念和字符串长度字符串常量是用一对双引号括起来的若干字符序列。字符串中字符的个数称为字符串长度。长度为0的字符串（即一个字符都没有的字符串）称为空串，表示为“”（一对紧连的双引号）。例如，“Howdoyoudo.”、“Goodmorning.”等，都是字符串常量，其长度分别为14和13（空格也是一个字符）。如果反斜杠和双引号作为字符串中的有效字符，则必须使用转义字符。例如：1）C:msdosv6.22C:msdosv6.222）Isay:Goodbye!Isay:Goodbye!,2.字符串的存储C语言规定：在存储字符串常量时，由系统在字符串的末尾自动加一个0作为字符串的结束标志。注意：在源程序中书写字符串常量时，不必加结束字符0，否则画蛇添足。如果有一个字符串为“CHINA”，则它在内存中的实际存储如下所示：最后一个字符0是系统自动加上的，它占用字节而非字节内存空间。,综上所述，字符常量A与字符串常量A是两回事：（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。在c语言中没有专门的字符串变量，如果想将一个字符串存放在变量中，以便保存，必须使用字符数组，即用一个字符型数组来存放一个字符串，数组中每一个元素存放一个字符。,3.6变量赋初值,在程序中常需要对一些变量预先设置初值。C语言允许在定义变量的同时使变量初始化,如：inta=3;/*指定a为整型变量，初值为3*/floatf=3.56;/*指定f为实型变量，初值为3.56*/charc=a;/*指定c为字符型变量，初值为a*/也可以使被定义的变量的一部分赋初值如：inta,b,c=5;如果对几个变量同时赋初值3，应写成:inta=3,b=3,c=3;不能写成：inta=b=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予初值的，相当于有一个赋值语句。,例如：inta=3;相当于：inta;/*指定a为整型变量*/a=3;/*赋值语句，将3赋给a*/又如：inta,b,c=5;相当于：inta,b,c;/*指定a,b,c为整型变量*/c=5;/*将5赋给c*/,3.7算术运算符和算术表达式,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。1.五种基本算术运算符+、-（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和5.0/2=?。（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。2.表达式和算术表达式（1）表达式的概念用运算符和括号将运算对象（常量、变量和函数等）连接起来的、符合语言语法规则的式子，称为表达式。,单个常量、变量或函数，可以看作是表达式的一种特例。将单个常量、变量或函数构成的表达式称为简单表达式，其它表达式称之为复杂表达式。（2）算术表达式的概念表达式中的运算符都是算术运算符。例如，3+6*9、(x+y)/2-1等，都是算术表达式。良好的源程序书写习惯：在表达式中，在双目运算符的左右两侧各加一个空格，可增强程序的可读性。请比较表达式“(x+y)/21”与“(x+y)/21”，您认为哪个的可读性更好一些？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“ab+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。转换规则如图3-5所示。1）横向向左的箭头，表示必须的转换。char和short型必须转换成int型，float型必须转换成double型。2）纵向向上的箭头，表示不同类型的转换方向。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。,图2-5,说明：图中横向向左的箭头表示必须的转换，如字符型、short型转换为int型，float型数据一律转换成双精度型，以提高运算精度。纵向的箭头表示运算对象为不同类型时转换的方向。如果一个int型数据与一个double型数据进行运算，是直接将int型转换成double型。运算结果的数据类型以表达式中最高精度为准。,练习：1.表达式1812*sqrt(4.0)/8值的数据类型为（）A)intB)floatC)doubleD)不确定2.设变量a是int型，f为实型，i为双精度型，则表达式10+a+i*f值的数据类型为（）A)intB)floatC)doubleD)不确定,如果参加+，-，*，/运算的两个数中有一个数为实数，则结果是double类型，因为所有的实数都按double型进行运算！,（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。,例3.8强制类型转换mian()floatx;inti;x=3.6;i=(int)x;printf(“x=%f,i=%d”,x,i);运行结果如下：x=3.600000,i=3从上可知，有两种类型的转换，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。如若x为float型，则“x%3”不合法，必须用：“（int）x%3”。,5.C语言特有的运算和运算符,自增（+）、自减（-）运算自增运算使单个变量的值增，自减运算使单个变量的值减。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。（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。,案例自增、自减运算符的用法与运算规则示例。/*案例代码文件名：AL2_4.C*/*程序功能：自增、自减运算符的用法与运算规则示例*/main()intx=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=6y=+x:x=7,y=7y=x-:x=6,y=7程序演示,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？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。（4）+和运算符的结合方向是“自右至左”，见附录三。如-i+应该理解为-（i+）,而不是（-i）+。,3.9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=5y=(float)5/22.类型转换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。思考题：假设变量num的数据类型为float，其值为2.5，则执行“num=(int)num”后，num的值等于多少？,(1)将实型数据（包括单、双精度变量）赋给整型变量时，舍弃实数的小数部分。如i为整型变量,执行“i=3.56”的结果是使i的值为3，在内存中是以整数形式存放。(2)将整型数据赋给单、双精度变量时，数值不变，但以浮点数形式存储到变量中。如将23赋给float型变量f时，即f=23,先将23转换成23.00000，再存储在f中。(3)将一个double型数据赋给float型变量时，截取前面的7位有效数字，存放到float变量的存储单元（32）位中，但应注意数值的范围不能溢出。如：floatf;doubled=123.456789e100;f=d;就出现溢出的错误。,(4)字符型数据赋给整型变量时，由于字符只占一个字节，而整型变量为2个字节，因此将字符数据（8位）放到整型变量低8位中。有两种情况：1.如果所用系统将字符处理为无符号的量或对unsignedchar型变量赋值，则将字符的8位放到整型变量低8位，高8位补0。例如，将字符376赋给int型变量i,如下图所示：c=376i:2.如果所用系统（如Turboc）将字符处理为带符号的（即signedchar），若字符的最高位为0，则整型变量的高8位补0，若字符的最高位为1，则高8位全补1。这称为“符号扩展”，这样做的目的是使数值保持不变，如变量c（字符376）以整数形式输出为-2，i的值也为-2。见下图c=376i:,(5)将一个int、short、long型数据赋给一个char型变量时，只将其低8位原封不动地送到char型变量（即截断）。例如：inti=289;charc=a;c=i;赋值情况见下图，c的值为33，如果用“%c”输出c，则得到字符！（其ASCII码为33）。,(6)将带符号的整型数据（int型）赋给long型变量时，要进行符号扩展，将整型数据的16位送到long型的低16位中，如果int型数据为正值（符号位为0），则long型变量的高16位补0；如果int型变量为负值（符号位为1），则long型的高16位补1，以保持数值不改变。(7)将unsignedint型数据赋给longint型变量时，不存在符号扩展问题，只需将高位补0即可。将一个u