C语言的基本数据类型及其运算.ppt

C语言程序设计,E_mail: teacher_,主讲教师：马 驰,C语言的基本数据类型及其运算,学习目标：,熟悉基本数据类型 认识常量 理解变量和存储以及变量定义 能够使用运算符 理解运算符的优先级及表达式的运算规则 简单表达式的运算,2.1 C语言的数据类型,注意：C程序中所出现的所有数据都必须明确指定其数据类型。,数据类型,空类型,指针类型,构造类型,数据类型的分类：C语言提供了丰富的数据类型。,数据类型的概念：数据类型是一类数据的抽象表示，这类数据具 有相同的形式，遵从相同的运算规则.,C语言的基本数据类型及其运算,数据类型的长度：在计算机中，由于软硬件的各种原因，数据类 型必须有一个长度的限制。这个长度是指数据 存储在计算机中需要占用多少个字节数。不同 类型的数据在内存中占用的字节数是不同的。,溢出处理：不同的数据类型规定了不同的机内表示长度，也决定了 对应数据量的变化范围。当某一数据超出该数据类型所 规定的范围时，计算机会拒绝接受，而将之转换成范围 内的另外某个数，这种情况称之为溢出处理。,例如：在PC机上的Turbo C系统下整型的长度规定为2个字节，所 以表示的范围限制在-3276832767（-215215-1）之间。 在大多数UNIX机器上，整数是由4个字节（32位），它们表 示的范围是-2147483648 2147483647（-231231-1 ）。,溢出演示：21.c,C语言的基本数据类型及其运算,常量和变量是在计算机中数据类型的具体表现形式，它们不再 是抽象的概念而是实在的数据，这些数据符合对数据类型的规定 （形式和运算规则两方面）。常量和变量之间的区别在于程序执行 过程中的变化情况。常量是一成不变的，而变量则可以不断改变。,2.2 常量与变量 C语言中的数据分为常量和变量。他们都有类型之分。,2.2.1 常量与符号常量,2.2.2 变量,C语言的基本数据类型及其运算,常量： 在程序运行过程中其值不能被改变的量值。 例如：1，2，3.1，-4.0，A，b，“abnc”，“ABn”。,C语言规定的常量根据数据类型分为四种：,整型常量 实型常量 字符型常量 字符串常量,在程序中使用常量时，一般不需要具体指出它属于哪一种类型， C语言编译系统会自动根据常量的数据大小和直观形式来确定它 的数据类型。,例如：（1）1，2，-1 这些值为整数，属于整型常量； （2）3.1，-4.0，3.1415926的值为实数，属于实型常量。 （3） A，b则为字符常量。,符号常量：当某个常量引用起来比较复杂而由要经常使用时， 可以将该常量定义为符号常量。,C语言的基本数据类型及其运算,整型常量：就是一个整数。在计算机中一般占用2个字节。,三种形式：,例如0X100表示十六进制数100。0x123，0xacd,100表示十进制100。,例如0100表示八进制数100。例如：0123，-0456等,注意： 整常数在不加特别说明时为正值。如果是负值，则“-”必须放在常 数的前面。例如：-123 长整型常量和普通的整型常量基本相似，在一个常数的后面加一个 字母L或l，则被认为是长整型。长整型常量的长度为四个字节，因 此长整型常量的表示范围要远远大于整型常量。 例如：10L，79L，0115L，0x4eL,整型,C语言的基本数据类型及其运算,实型常量：就是通常带有小数点的实数，在计算机中占用4个字节。,实型常量有两种表示方法：,十进制数形式（由正负号、数字和小数点组成） 例如：100.5，-1.0，.123，5.，0.0,指数形式（由尾数、字母E或e、指数三部分组成） 例如:123.0E-1，1.23E3,注意：必须有小数点,标准的指数形式是：小数点的左侧只有一位数字。 例如1.23E-2，0.276E3。计算机的输出是按标准指数形式输出的。,注意：指数部分必须为整数，不能为小数,注意： 书写实型常量时常有一些省略形式，实型常量中的小数部分或整数 部分可以省略，但不能同时省略； 小数点不能省略；指数形式 中的E或e不能省略；+可以省略；-不能省略。 所有的实型常量的有效位数为7位，所以一个实型常量中超过7个有效 位的部分是无效的。 字母E或e之前必须有数字，而且字母E或e之后的指数必须为整数。,实数,C语言的基本数据类型及其运算,字符常量：包括可以全部在计算机上显示的符号，也可以说是ASCII 码表上的全部字符，一个字符占一个字节。,字符常量表示方法：用单引号 将一个字符括起来。 例如：A、1等。,在C语言中字符是按其所对应的ASCII码值来存储的，目前计 算机系统中的字符集有两种：ASCII码和EBCDIC码。,美国标准信息交换码，128个字符，最为常用的，是ISO（标准化组织）标准的字符集。在其字符集内，每个字符对应唯一的码值（次序值），不同字符，码值不同。例如：0表示数字字符0，其码值为48；A表示字母字符A，其码值为65等。ASCII字符集内，数字、大写、小写字母的大小关系为： 09AZaz,（扩充的交换码，256个字符）,C语言的基本数据类型及其运算,C语言中有两种类型的字符常量：,1.普通字符：用单引号 括起来的一个（单个）字符。 例如：a、$、=、3等。,2. 转义字符：通常使用转义字符表示ASCII码字符集中不可打印的 控制字符以及具有特定功能的字符。 转义字符用（）开头后面跟一个字符或一个八进制 或十六进制数表示。例如：n表示换行，t表示 横向跳格。,注意: （1）每个字符常量数据只能是一个字符，不能是一串字符。 （2）字符1和数字1的区别：前者是字符常量，后者是整型常量。 它们的含义和在计算机中的存储方式都不相同。 （3）字符常量可以像整型常量（整数）一样在程序中参与相关的 运算。例如：A+32; /*执行结果65+32=97，是a的ASCII码值*/ 结果演示22.c,由于跟在“”后的字符已不代表原来的字符含义了，所以称其为转义字符。,字符型,C语言的基本数据类型及其运算,字符串常量：用一对双引号“ ”阔起来0个或多个字符组成的字符 序列。串是一组字符。,例如： “”空串（0个字符）,“a”是由一个字符a构成的字符串,“Happy new Year”是由多个字符序列构成的字符串,“abcn” 是由多个字符构成的字符串,“”不是空串，是空格串,注意： 1. C语言规定字符串的最后必须以空字符0结尾。这个结束符是C语 言自动加上的，空字符并不计算在字符串的长度里，但是存储时， 空字符将会额外的占用一个字节空间。,例如：字符串“”ABC”的长度是？ 字符串“xab107A”的长度？,2.字符序列中的字符个数称为字符串的长度。对字符串的理解中比较 容易出错的是当字符串中出现转义字符时字符串长度的确定。,C语言的基本数据类型及其运算,字符常量与字符串常量的区别：,#1： a 与“a”是不同的： a 表示的是字符常量，在内存中占一个字 节；而“a”表示的是字符串常量。在内存中占2个字节。,#2： 一个字符串常量的存储长度要比它实际的字符串长度多一个字节 （字符）。,所以：字符串常量与字符常量的区别是： 1）书写格式不同：与“” 2）表现形式不同：一个与多个 3）存储方式不同：长度不同,在内存中，字符常量的存储只占用一个字节，而字符串常量存储 时，C语言编译系统将自动在字符串的尾部加上一个特殊的字符0， 作为字符串结束的标志。系统依据此标志进行判断该字符串是否结束。,字符串,C语言的基本数据类型及其运算,符号常量：在C语言中允许程序中的常量定义为一个标识符，这个 标识符称为符号常量。既带有名字的常量。,符号常量必须在使用前先定义,定义格式： #define ,优点：简化书写格式、减少出错率； 可以和常量一样进行运算，一旦要求有所变化，只需更改 宏定义。,例如： #define AGE 35 #define M 1.9734067e9,注意： 符号常量不同于变量，在其作用域内不能被改变和重新赋值。 习惯上，符号常量名用大写英文标识符，而变量名用小写英文标识 符，以示区别。 定义符号常量可以提高程序的可读性，便于程序的调试和修改。因 此在定义符号常量名时，应尽量使其表达它所代表的常量的含义。,符号常量,C语言的基本数据类型及其运算,变量： 就是在程序运行过程中其值发生改变（可以被改变）的量值。,变量的命名：,变量的定义：,变量的属性与赋值：,变量的引用原则：,C语言规定所有用到的变量都必须在程序中指定其数据类型， 必须“先定义后使用”，一个变量应该有一个名字（标识符）， 一种数据类型以及一个数据值。 定义变量时要给其命名；该变量在内存中占据一定的存储单元， 编译系统根据定义的变量的数据类型为其分配存储单元并在该存储 单元中存放变量的值。,C语言的基本数据类型及其运算,变量的命名：,注意： 1.C语言规定标识符只能由字母、数字和下划线组成。且第一个 字符必须是字母或下划线。 2.大、小写字母被认为是不同的变量名。Sun、sun、SUN是三个 不同的变量。为了避免混淆，应该为变量取不同的名字而不 是用大小写区分。 3.变量名的长度无统一的规定，但在取名时长度尽量在31位有效 字符之内。 4.尽量取与变量含义接近的名称。,C语言允许将值存放在变量中，C程序中出现的每个变量，都是 由用户在程序设计时按照标识符的规则取名并定义的。每个变 量都由一个变量名来标识。,命名,C语言的基本数据类型及其运算,变量定义具有二个目的： （1）定义变量名。 （2）定义变量的数据类型。,变量定义的格式: type namelist;,例如：int a，b23，C_123；,数据类型的类型标识符,准备声明的变量名称列表,注意： 任何一个变量都必须具有确定的 数据类型，变量类型告诉 C该变 量的用法以及保存的方法。不管 变量的值怎样变化，必须符合该 类数据类型的规定（形式和规则 两个方面）。,变量的基本数据类型：,整型变量、实型变量、字符型变量,变量的定义,变量的定义说明了变量叫什么以及用来做什么。定义一个变量的过程，实际上就是向内存申请一个变量的数据类型大小的空间的过程。变量实质上就是内存某一单元的标识符号，对这个符号的引用就是对相应的内存单元的存取操作。,C语言的基本数据类型及其运算,整型变量：,整型类型的标志是int，一个整型变量可以保存一个整数。,C语言提供的整型变量有： 基本型（int） 短整型（short int 、short） 长整型（long int 、long ） 无符号整型（unsigned int、unsigned long 、unsigned short）,一般： 以一个机器字（word）存放一个int型数据，而long int型数据 的字节数应不小于int型，short int型数据的字节数应不长于 int型。,注意： 使用某种类型的变量时，一定要注意该类型变量的取值范围。,例如：int a，b，c； long i，j；,整型,C语言的基本数据类型及其运算,实型变量：,C语言提供的实型变量有两种类型： 单精度（float）和双精度（double）,定义格式： float（double） ；,例如：float a，b，c； double d，e，f；,在一般系统中，C语言对一个float型实数提供4个字节的存储单 元，而对一个double型实数则提供8个字节的存储单元。float可存 放7位有效数据，double可提供15-16位的有效数据。,例如：float a；a=98765.4321 ； double b；b=98765.4321；,注意： （1）运用实数运算时要注意数据的范围。 例如：float a；a=0.000000011；需要用double来进行定义。 （2）一个实型常量可以赋给float或 double型变量，根据变量的 类型截取实型常量的相应有效位数。,实型,演示23.c,C语言的基本数据类型及其运算,字符变量：,用来存放一个字符常量。 即一个字节存放一个字符。,格式：char ；,例如：char c1，a2；,注意：不能将一个字符串常量赋给一个字符变量。,例如：char c1，c2； c1=a ； c2=b ；,合法： 占一个字节,例如：char c1，c2； c1=“a” ； c2=“abc” ；,非法： 占2个或4个字节,为什么字符数据与整型数据之间可以通用？,字符型的数据在机器内存中是以ASCII码的形式保存的，由于ASCII码 的取值范围为0255，可用一个字节存放。字符型数据在内存中以二进制 码形式存储，而整型数据在内存中也是二进制码的形式。也就是说：字符 数据与整型数据在内存中的存储格式是一样的。基于这一点， C语言允许 整型数据与字符型数据通用。实际上字符是一组小整数的集合。,C语言的基本数据类型及其运算,例： main（） char c1，c2； c1=a； c2=b； printf（“c1=%c，c2=%cn”,c1,c2）； printf（“c1=%d,c2=%dn”,c1,c2）； c1=97； c2=98； printf（“c1=%c，c2=%cn”,c1,c2）； printf（“c1=%d,c2=%dn”,c1,c2）； ,运行结果：c1=a,c2=b 演示24.c c1=97,c2=98 c1=a,c2=b c1=97,c2=98,一个字符型数据既可以以字符 型形式输出也可以按整型数据 格式输出：按字符型形式输出 时系统首先将内存单元中二进 制码值转换为相应的字符，然 后输出这个字符；按整型数据 形式输出一个字符时，直接输 出该字符的ASCII码值。C编译 系统根据程序的上下文来决定 取字符本身还是取ASCII码值。,C编译系统首先将a,b转换为ASCII码值97,98然后存放在内存单元中。,字符型,C语言的基本数据类型及其运算,变量的属性与赋值：,例如：int i ；分配2个字节大小的内存 空间，以后变量i的值就从这2个 字节单元中取得。,变量有4个属性：,（1）名称：符合标识符的命名规则 （2）数据类型：必须属于某种数据类型 （3）值：定义一个变量的目的就是为了使用它的内容（值）， 没有值的变量是没有意义的。 （4）地址：是系统分配给变量的内存单元之编号。这个内存单 元用来存放变量的值。,其中：（ 1 ）（ 2 ）由用户定义，（ 4 ）由系统决定， 而（ 3 ）来自程序中的赋值。,i =3就代表变量i的内存值为3,& i,C语言的基本数据类型及其运算,变量赋值的方法：,（1）初始化赋值方式（变量赋初值） C语言允许在定义一个变量的同时对变量进行初始化。,例如：int i=0；表示定义一个整型变量i的同时将i赋值为0。,注意： 如果对几个变量同时赋一个初始值，则可以 写成 float a=3.0，b=3.0,c=3.0；表示a、b、c 的初始值均为3.0，但并不表示整个程序中三 个变量值一直不变或一直相等。,int i，j，k； k=10；,例如：int i，j，k=10；,表示i，j，k为整型，只有k被初始化赋值， 其值为10。,（2）赋值语句方式 在程序运行过程中用赋值语句给变量赋一个值。 例如：a=10;,C语言的基本数据类型及其运算,例：演示25.c #define MULTI 123 main（） int num1=0; /*赋初值方式*/ int num2； int total1=0 ， total2 = 0; num2=20; /*赋值语句方式*/ total1=num1+ MULTI; total2=2*num2+ MULTI; /*变量使用前要定义*/,赋值,？,怎样知道它是否运行？我们需要 用某种方式显示结果。,C语言的基本数据类型及其运算,变量的引用原则,在C语言程序设计中，变量必须遵循“先定义，后使用”的原则。 也就是说在具体使用某个变量之前必须对这个变量定义。,例1: int stroe; STROE=10;,例2: 查找错误 main（） int i，j； i=10；j=20；k=30； sum=i+j; int sum;,非法：C编译系统会认为STORE未被定义,k未定义既被赋值,先使用，后定义,C语言的基本数据类型及其运算,2.3 C语言的运算符,用来表示各种数据操作的符号称之为运算符。,C语言的运算符有以下几类： （1）算术（自增/自减）运算符：（+，*，/，%、+、-） （2）关系运算符：（，=，、|、&） （5）赋值运算符：（=） （6）条件运算符：（?:） （7）逗号运算符：（，） （8）指针运算符：（*,&） （9）强制类型转换运算符：（type） （10）分量运算符：（和 ） （11）下标运算符：（ ） （12）函数调用运算符：（( )）,对运算符的掌握应从三 个方面着手： 和操作符相关的数据类 型（包括操作数和操作 结果的数据类型）； 运算符的优先级； 运算符的结合次序；,C语言的基本数据类型及其运算,2.4 C语言的表达式,概念：表达式是由常量、变量、函数通过运算符连接起来而形成 的一个算式。,求值过程：表达式的求值过程实际上是一个数据加工的过程，通过 各种不同的运算符，可以实现不同的数据加工。表达式 代表了一个具体的值。必须按C规定的原则求值。,特别地：一个常量、一个变量、一个函数都可以看成是一个表达式。,算术表达式，如：3+4*5 赋值表达式，如：a=3 关系表达式，如:5b 逻辑表达式，如：35&a=b 条件表达式，如：ab?a:b 逗号表达式，如：a=3,b=4,c=5 指针表达式，如：p-2,&a（在指针一章介绍）,C语言允许使用以下类型表达式：,练习,C语言的基本数据类型及其运算,表达式的求值原则：,在一个表达式中可以包含不同类型的运算符。 例如： a+bc&c+d=e+(c=f),根据什么原则进行运算呢？,C语言规定了运算符的优先级和结合性。,注意： （1）可以通过括号（）来改变表达式求值的顺序。 （2）表达式求值过程中存在类型转换。,在表达式求值时，先按运算符的优先级级别的高低次序执行。 如果运算符两侧的优先级级别相同，则按规定的“结合方向”处理。,C语言的基本数据类型及其运算,类型转换,如果同一个表达式中含有不同类型的常量和变量， C语言则在计算该表达式时会自动转换为同一种数据类 型以便进行运算。这种由一种数据类型到另一种数据类 型的转换被称为类型转换。,在C语言中，类型转换可能发生在赋值运算、算术表达式和输出时。,（1）赋值运算的类型转换,转换原则：当赋值运算符“=”右侧表达式的值被计算出来后， 不论是什么类型都一律转换为“=”左侧的变量的类 型，然后再赋值给左侧的变量。,例如：float a; a=10;,例如：int a; a=15.3；,其结果为a=10.0（数据填充）,注意：在赋值类型转换时要注意数值的范围不能溢出。演示26.c,其结果为a=15（数据截取）,C语言的基本数据类型及其运算,（2）算术运算的类型转换,转换原则：“类型提升” 。,如果一个运算符有两个不同类型的运算分量，那么在运算前， 先将较低类型的数据提升为较高的类型，从而使两者的数据类型 一致，然后再进行计算，其结果是较高类型的数据。类型的高低 是根据其数据所占内存空间的大小来判定的，占用空间越大，类 型越高。反之越低。,int,char,short,unsigned,long,double,float,低,高,？问题：char a;long b;float c;则3*a+b+c的结果是什么类型？,C语言的基本数据类型及其运算,（3）输出时类型转换,在数据输出时发生的类型转换。同样要遵守“类型提升”的原则。,例如：printf（“%f”，10）；,注意： 1. 数据类型的转换通常是由编译系统来自动进行的，一般情况下， 不需要程序员人工编写程序干预，所以又被称为隐式类型转换。 2. 如果要求一定将数据的类型从某种类型转换为另外一种类型，则 需要人工编程进行强制类型转换，也叫显式转换。 其格式如下：（type）表达式,例如：（int）4.2的结果是4；,类型转换的实际情况是： 字符型到整型是取字符的ASCII码值；整型到字符型只是去掉多余 的高位；实型到整型要去掉小数部分；双精度实型到实型是舍入的；,表达式,C语言的基本数据类型及其运算,算术表达式,由算术运算符连接数值型运算对象构成，其结果可以 是整数、单精度实数和双精度实数。,例如： int a=2; float b=4.5; 表达式 2*a+b 的结果为8.5。,注意： 两个整数相除其结果仍为整数（即舍去小数部分）。 例如：13/10的结果为1。 “%”为求余运算符，要求参与运算的两个数均为整数。 除以0在计算机系统中是没有意义的。,C语言的基本数据类型及其运算,注意： 1.自增和自减只能作用于变量，不允许对常量、表达式或其它进行 操作。 2.当自增/自减变量值本身就单独构成一条语句时，前缀和后缀的 效果是一样的。 3.对于“+”和“-”的使用要避免二义性。,自增/自减： “+”与“-”的作用是使变量的值增1或减1。C语言提供两种形式 的 +/-运算符：,+a,-a（前缀运算：先进行增量运算后使用） a+, a-（后缀运算：先使用后进行增量运算）,比较难掌握的自增/自减运算符，主要是运算结果的确定和多个 +/-号连在一起时的区分问题。,C语言的基本数据类型及其运算,问题？如何理解A+B ？,C语言对这种情况作了规定： 自左向右取尽可能多的符号组成运算符，所以A+B应理解为（A+）+B 。 2A.C,副作用： 副作用是指语句执行主操作时所附带执行的操作。例如： 下面合法的C代码： a=5； b=+a；,/*将a赋值给b的操作时a的值增1。*/,C语言的基本数据类型及其运算,main（）演示28.c int a=2，b=2,y1，y2; y1=+a；y2=b-; printf（“y1=%d，a=%d”，y1，a）； printf（“y2=%d，b=%d”，y2，b）；,结果：y1=3，a=3 y2=2 , b=1,算术,C语言的基本数据类型及其运算,赋值表达式,由赋值运算符“=”连接表达式（右侧）和变量（左侧）。 既将赋值运算符右侧的表达式的结果值赋予赋值运算 符左侧的变量，其最后的结果与变量的值相同。,形式：=,常量、变量、表达式和另一个赋值表达式,例如：int a=2，float b=5.2，c； c=a*b；,结合性：自右向左,注意： “=”不是数学中的“等号”，它表示一个动作。右侧的值送与左侧 的变量中（左侧只允许是变量，不能是表达式或其他）。 赋值运算符两侧的类型要求一致，否则要进行类型转换。 赋值表达式后面不能有“；”。有则为赋值语句。 复合赋值运算符：C语言提供了某些赋值语句的简写形式。 例如：x=x+2；其简写形式为x+=2； 赋值运算符=，相等运算符= =，和一般习惯有所不同。,赋值,C语言的基本数据类型及其运算,关系表达式,关系运算符中的“关系”二字的含义是指一个值与另一 个值之间的关系。,关系由关系运算符（，=，=，!=，=）连接表达式构成， 其结果为整型值（0与1（逻辑假与逻辑真）。,形式： OP ,优先级： （，=，=）高于（!=，=）,表达式可以是常量、变量、 算术表达式或关系表达式,结合方向：自左向右,例如：int a=2； float b=3.4;,ab的结果值为1（真）,a+ b b的结果值为0（假）,a b b的结果为1,关系,C语言的基本数据类型及其运算,逻辑表达式,“逻辑”是指连接关系的方式。,由逻辑运算符（&、|、! ）连接的表达式构成。其结果为整数值 0 （逻辑假） 或1（逻辑真）。,形式： OP ,优先级：逻辑非（!）的级别高于算术运算符，而逻辑与和逻辑或 的优先级（相同）低于关系运算符。,表达式可以是常量、变量、或其他表达式,结合方向：自左向右,例如：int a=3，b=4，c=5；,（ac）为0,注意： 1. 对于逻辑表达式A&B（与运算），只有当A与B的值全部为真时， A&B的结果值为真，否则为假。 2. 对于逻辑表达式A|B（或运算），只要A或B的值有一个为真时， A|B的结果值为真，只有当A与B的值全部为假时，A|B的结果值为假。 3. 对于逻辑表达式!A（非运算），当A的值为假（0），则!A的值为真（ 1 ）；若A的值非0，则!A的值为0。,逻辑,C语言的基本数据类型及其运算,条件表达式,由条件运算符连接它的三个运算对象构成的表达式称之 为条件表达式，其结果可以是任何类型。,形式： ?：,优先级：高于赋值运算符 结合方向：自右向左,执行过程是： 求解表达式1的值？ 为真：求解表达式2的值，并 将表达式2的值作为整个条件 表达式的结果值； 为假：求解表达式3的值，并 将表达式3的值作为整个条件 表达式的结果值。,例如：int a=2；float b=5.2； 求 !a?2*b:b的结果。,注意： 条件运算符的优先级高于赋值运算符，而低于算术运算符和关 系运算符。所以（xy）?x:（y+1）等同于xy?x:y+1 条件表达式中，三个运算对象的类型可以不相同。例如：x?a:0.5 条件运算遵循“自右向左”方向的结合原则。 所以 xy?x:zw?z:w 等同于xy?x:（zw?z:w）,条件,C语言的基本数据类型及其运算,执行过程： 先求解表达式1的值， 再求解表达式2的值， 最后求解表达式n的值， 并将表达式n的值作为 整个表达式的结果值。,逗号表达式,由逗号连接符（，）与表达式构成。其结果为最后一 个表达式的结果值。可以是任何类型。,形