逍遥自在学C语言 | 变量、常量与数据类型

前言

一、人物简介

• 第一位闪亮登场，有请今后会一直教我们C语言的老师 —— 自在。

• 第二位上场的是和我们一起学习的小白程序猿 —— 逍遥。

二、基本数据类型

1、整型

C语言中的整型数据如下表所示：

数据类型	含义	长度（字节）	取值范围(有符号)	取值范围(无符号)
short	短整型	2	[ -$2^{15}$ , $2^{15}$-1 ]	[ 0 , $2^{16}$-1 ]
int	整型	4	[ -$2^{31}$ , $2^{31}$-1 ]	[ 0 , $2^{32}$-1 ]
long	长整型	4或8
long long	长长整型	8	[ -$2^{63}$ , $2^{63}$-1 ]	[ 0 , $2^{64}$-1 ]

• 整型数据可以是有符号的，也可以是无符号的。

• 有符号的整型可以表示负数和正数，而无符号的整型只能表示非负整数。

2、浮点型

浮点型用于表示实数，它分为单精度浮点型（float）和双精度浮点型（double）。单精度浮点型占用4个字节，双精度浮点型占用8个字节。它们的取值范围和精度如下表所示：

数据类型	长度（字节）	取值范围	精度
float	4	1.2E-38 ~ 3.4E38	约6位小数
double	8	2.2E-308 ~ 1.8E308（15位有效数字）	约15位小数

浮点型数据在计算机内部以二进制形式存储，因此可能会存在精度问题。在进行浮点型数据的比较时，应该使用适当的误差范围进行比较。

3、字符型

字符型用于表示单个字符，它占用1个字节。

数据类型	含义	长度（字节）	取值范围(有符号)	取值范围(无符号)
char	字符型	1	[ -$2^7$ , $2^7$-1 ]	[ 0 , $2^8$-1 ]

字符型数据可以作为单个字符使用，也可以作为整型数据使用，表示该字符在ASCII码表中的对应数值。

4、布尔型

布尔型(bool)用于表示真假值，它只有两个取值：true和false。

在C语言中，布尔型数据被定义为一个整型数据类型，0表示false，非0表示true。

三、变量

1、变量的定义和声明

在C语言中，变量必须先被定义或声明才能使用。定义一个变量意味着为它分配内存，声明一个变量意味着告诉编译器这个变量的类型和名称。

• 变量的定义格式如下：

type variable_name;

其中，type是变量的数据类型，variable_name是变量的名称。例如：

int apple;
short i = 5;
float voltage;

• 变量的声明有两种情况：

1️⃣一种是需要建立存储空间的。例如：int apple 在声明的时候就已经建立了存储空间。

2️⃣另一种是不需要建立存储空间的，通过使用extern关键字声明变量名而不定义它。 例如：extern int apple， 其中变量 apple 可以在别的文件中定义。

extern int apple; //声明，不是定义
int students; //声明，也是定义

一般来讲，除非有extern关键字，否则都是变量的定义

2、变量类型

在C语言中，变量的类型指的是变量所存储的数据类型。我们前面介绍的基本数据类型，都可以作为变量的类型。

• int：整型，用于存储整数。
• long: 长整型，用于存储更大的整数。
• float：单精度浮点型，用于存储浮点数。
• double：双精度浮点型，用于存储更大的浮点数。
• char：字符型，用于存储字符。
• bool：布尔型，用于存储布尔值。

C语言还提供了一些复合数据类型，如结构体、联合体和枚举等，这些符合数据类型，我们在以后的文章中再介绍。

3、变量命名规则

• 变量名可以由字母、数字和下划线组成，但必须以字母或下划线开头。

• 变量名不能使用关键字作为名称，变量名的长度没有限制，但建议使用有意义的名称。

️ 正确的变量命名

int _gCount = 1;
int m_Age = 18;
long time2 = 20;

错误的变量命名

int 1round = 0; //不能以数字开头

int case = 1; //不能以关键字作为变量名

int %age = 16; //不能用标点符号

int name age = 18; //不能用空格

4、变量的初始化和赋值

• 在C语言中，可以使用赋值运算符（=）将一个值赋给一个变量。

例如，下面的代码将值20赋给变量num：

int num;
num = 20;

• 变量的初始化是指在声明变量时将其赋初值。

例如，下面的代码声明并初始化了一个名为num的整数变量：

int num = 10;

5、变量作用域

在C语言中，变量的作用域指的是变量在程序中可见的范围。变量可以在函数内部或外部定义。

• 在函数内部定义的变量称为局部变量，只在该函数中可见。

  #include <stdio.h>

  void print_local_num() {
      int local_num = 20;	// 局部变量
      printf("local_num = %d\n", local_num);
  }

  int main()
  {
      print_local_num();  // 输出 local_num = 20
  	return 0;
  }

• 在函数外部定义的变量称为全局变量，可以在整个程序中使用。

#include <stdio.h>

int global_num = 10; // 全局变量

void print_global_num() {
    printf("global_num = %d\n", global_num);
}

int main() {
    print_global_num();  // 输出 global_num = 10
    return 0;
}

6、变量存储类型

在C语言中，变量的存储类型指的是变量所存储的位置。C语言中的存储类型包括自动、静态、寄存器和外部等。

• 自动变量：自动变量在函数内部声明，在函数执行时被创建，在函数结束时被销毁。
• 静态变量：静态变量在函数内部或函数外部声明，它们在程序开始执行时被创建，在程序结束时被销毁。
• 寄存器变量：寄存器变量是指被存储在CPU寄存器中的变量，它们通常用于在计算密集型的代码中提高性能。
• 外部变量：外部变量是在程序文件外部声明的全局变量，可以被程序的所有文件访问。

自动变量的默认存储类别为auto。例如，下面的代码定义了一个自动变量num：

#include <stdio.h>

void print_num() {
    auto int num = 30;
    printf("num = %d\n", num);
}

int main() {
    print_num();  // 输出 num = 30
    return 0;
}

静态变量默认存储类别为static，在程序执行期间始终存在，它的值在函数调用之间保持不变。例如，下面的代码定义了一个静态变量static_num：

#include <stdio.h>

void print_static_num() {
    static int static_num = 40;
    printf("static_num = %d\n", static_num);
    static_num++;
}

int main() {
    print_static_num();  // 输出 static_num = 40
    print_static_num();  // 输出 static_num = 41
    print_static_num();  // 输出 static_num = 42
    return 0;
}

寄存器变量的默认存储类别为register。例如，下面的代码定义了一个寄存器变量reg_num：

#include <stdio.h>

void print_reg_num() {
    register int reg_num = 50;
    printf("reg_num = %d\n", reg_num);
}

int main() {
    print_reg_num();  // 输出 reg_num = 50
    return 0;
}

外部变量的默认存储类别为extern。例如，下面的代码定义了一个外部变量extern_num，并在另一个文件中访问它：

// other_file.c
int extern_num = 60;

// main.c
#include <stdio.h>

extern int extern_num;

void print_extern_num() {
    printf("extern_num = %d\n", extern_num);
}

int main() {
    print_extern_num();  // 输出 extern_num = 60
    return 0;
}

四、常量

在C语言中，常量可以是整数、浮点数、字符或字符串。

1、 整数常量

整数常量是指不带小数部分的数字。在C语言中，整数常量可以用十六进制、八进制或十进制表示。下表列出了不同进制下整数常量的表示方法：

进制	格式	示例
十进制	直接写数字	10, 20, 30
八进制	以0开头	012, 034, 076
十六进制	以0x或0X开头	0x10, 0x1E, 0xFF

例如，下面的代码定义了三个整数常量：

#include <stdio.h>

int main() {
    int decimal_num = 10;
    int octal_num = 012;
    int hex_num = 0xFF;
    printf("decimal_num = %d, octal_num = %d, hex_num = %d\n", decimal_num, octal_num, hex_num);
    return 0;
}

输出结果为：decimal_num = 10, octal_num = 10, hex_num = 255。

2、 浮点数常量

浮点数常量是指带有小数部分的数字。在C语言中，浮点数常量可以用小数点表示，也可以用科学计数法表示。例如，下面的代码定义了两个浮点数常量：

#include <stdio.h>

int main() {
    float float_num = 1.23;
    double double_num = 1.23e-5;
    printf("float_num = %f, double_num = %f\n", float_num, double_num);
    return 0;
}

输出结果为：float_num = 1.230000, double_num = 0.000012。

3、 字符常量

字符常量是指用单引号括起来的单个字符。例如，下面的代码定义了两个字符常量：

#include <stdio.h>

int main() {
    char char_a = 'A';
    char char_b = 'B';
    printf("char_a = %c, char_b = %c\n", char_a, char_b);
    return 0;
}

4、 字符串常量

字符串常量是指用双引号括起来的多个字符。在C语言中，字符串常量实际上是一个字符数组，以空字符（'\0'）结尾。例如，下面的代码定义了一个字符串常量：

#include <stdio.h>

int main() {
    char str[] = "Hello, world!";
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

输出结果为：Hello, world!。

小结

通过这篇文章，我们已经学会了C语言中基本的数据类型、变量和常量的使用。继续加油，你会成为C语言大佬的！