chap3 数据类型和表达式(1)

1、第3章 数据类型和表达式 3.1 C+的字符集、关键字和标识符3.2 C+的基本数据类型3.3 运算符与表达式3.4 常用库函数3.1 C+的字符集、关键字和标识符 C+语言的字符集编写C+程序必须使用C+语言字符集中的字符：大写、小写英文字母各26个；阿拉伯数字10个；运算符、标点符号及其他字符30个： + - * / % = ! & | ; : ? , . “ ( ) # _ 空格例外：源程序注释中可以包含字符集以外的字符。字符串作为数据也可以包含字符集以外的字符。 标识符标识符的用途：程序中的变量名、函数名、数组名、类型名、命名空间名等的命名。标识符的构成：由大小写字母、数字和下划线组成

2、，且首字符必须是字母或下划线，不能与关键字同名。说明：标识符中不能含有空格、标点符号和其他字符。标识符区分大小写。例如，d和D是不同的标识符。标识符的有效长度取决于具体的C+编译系统。标识符应体现“见名知义”原则，注重可读性。关键字关键字又称保留字，是编程语言预定义的具有专门用途的标识符，不允许用作用户的标识符。C+语言有48个标准关键字。注意：有的C+编译系统支持的关键字不止这些。如VC+还有_int8、_int16、_int32、_int64、_inline等关键字。3.2 C+的基本数据类型程序处理的对象是数据，数据分为常量和变量。每个常量或变量都有数据类型。C+的数据类型分为两大类：基

3、本数据类型和非基本数据类型。基本数据类型是指C+内部预先定义的类型，包括整型、字符型、实型、逻辑型和空类型；非基本数据类型是用户定义的类型，包括数组、指针、结构、联合、枚举和类。 基本数据类型数据类型用于描述程序中的数据。学习数据类型，要掌握每种类型占用的内存字节数、取值范围及所支持的操作。例如，基本数据类型int，用于描述整数，占用4字节内存(在VC+中)，取值范围是-21474836482147483647，支持的操作包括加、减、乘、除等运算。基本数据类型见表3-1所示。字符类型字符类型用关键词char表示，用于描述单个字符数据。字符采用ASCII编码(见附录)来表示，在存储时占用一个字节

4、。由于ASCII编码是正整数值且只使用了一个字节的低7位二进制位，最高位为0，为了便于字符数据的处理，同时也为了一字节整型数据的表达和处理，C+允许把char型数据当作整型数据，因此，C+允许用signed和unsigned修饰char，即可以有signed char和unsigned char类型。 整数类型整数类型(整型)用于描述整数。基于合理占用内存和提高数据处理速度的考虑，将整型分为：一字节整型：char，signed char，unsigned char。双字节整型：short int，short，signed short，signed short int，unsigned shor

5、t，unsigned short int。四字节整型：int，signed int，unsigned int， unsigned，long int,long，signed long，signed long int，unsigned long，unsigned long int。整数类型若表达的整数超出四字节整型的表示范围，则：可用有些C+编译系统提供了八字节整型，如VC+的_int64整型。如果所表达的整数对精度要求不高，则可选用float或double型替代。如果所表达的整数对精度要求特别高，则只好自编多字节整型数运算的程序。整数类型无符号整型数据在计算机内部用原码表示，即它的二进制数表示。

6、带符号整型数据在计算机内部用补码表示。正数的补码形式就是它的原码；负数的补码形式由其相应的正数的原码的各位逐位求反后在最低位加1而得到。例如：若用双字节整型，则1和-1的补码分别是00001，1111111111111111。实数类型实数类型(实型)又称浮点型，用于描述实数。基于合理占用内存和提高数据处理速度的考虑，将实型分为单精度型(用float表示)和双精度型(用double表示)。对于double型，还可用long修饰，使其成为long double型，以表示精度更高的实型数。在计算机内部，实型数据用浮点形式(科学记数法）表示，即把数据表示成m2e，其中m称为尾数，e称为阶码。实型数据在

7、计算机中存储的是尾数和阶码两部分。由于实型数据是不连续的，因此，无法精确表示每个实数，只能用实型数据近似表达实数。空值空值型：用void表示。void类型用于：描述函数没有返回值（参见第6章）函数没有参数（参见第6章）无类型指针（参见10.8.3节）常量常量：程序执行过程中，其值不能被改变的量。常量分为：字面常量和标识符常量。字面常量：在程序中不要任何说明就可直接使用的常量。如，12，34.5。字面常量分为：整型常量、实型常量、字符型常量和字符串常量。标识符常量：经说明或定义后才能使用的常量。整型常量整型常量可用十进制、八进制、十六进制来表示。十进制整数：由09数字组成，除表示正负数的字符外，

8、第一个数字不能是0(整数0除外)。例如： +12，-25，0，1289 “+”号可以省略。八进制整数：由数字07数字组成，且以0开头。例如：012。十六进制整数：以0X(x)开头，由数字09和字母a(A)f(F)组成。例如： 0 x1abCD，0X02a5，0 xABCFD213整型常量整型常量可用后缀来修饰：以L或l后缀修饰的整数为长整数。例如： 2L，023l，0X25678983L以U或u后缀修饰的整数为无符号整数。例如： 6U，045U，0XF91789U后缀U(u)和L(l)可以组合使用，表示无符号长整型数。例如：0XFFFFFF96LU，120000UL若整型常量未明确指定为长整型

9、或无符号整型，其类型由编译系统在编译时依据它的取值自动指定。实型常量实型常量(或称浮点常量)，有两种形式：十进制数形式：由数字09和小数点组成。如： 0.1234，253.6，0.0，.205，-78.指数形式(科学表示法)：以10的指数形式表示。如： 12.3E12，0.2333e-12 第一个数为12.31012，第二个数为0.233310-12。 注意，在E或e的前面必须有数字，且在E或e之后的指数部分必须是整数。例如：e10，E5，.e5，1.0e3.5 都是不合法的实数。实型常量浮点常量可用后缀来修饰：带后缀f或F的浮点常量是单精度浮点数(float型)带后缀d、D或无后缀的浮点常量

10、是双精度浮点数(double型)带后缀l、L结尾的浮点常量是长双精度浮点数(long double型)。带后缀浮点常量举例： 0.12f，12.3E12f，0.12D，0.12， 12.3E12，3.5L，12.3E12L 前两个为单精度浮点数，第三第五个为双精度浮点数，最后两个是长双精度浮点数。 字符型常量字符型常量：用单引号括起来的单个字符。字符型常量在计算机内是采用该字符的ASCII编码值来表示的，其数据类型为char型。合法的字符型常量举例： a ，A， ，1 ， ，&不合法的字符型常量举例： ， 原因是单引号已用作字符常量的定界符，反斜杠字符是转义序列的开始标志。字符型常量对于无法直

11、接用单引号括起来表示的字符常量(主要是控制符)，可用“转义序列”表示。转义序列：以转义符“”开始，后跟一个字符或一个整型常量来表示一个字符。若转义符后跟一个整型常量，则必须是一个八进制或十六进制数，其取值范围为0255。八进制数可以以0开头，也可以不以0开头；十六进制数必须以X或x开头。例如： 032 x99 24 x56 0对于无法直接表示但又常用的字符常量，在C+中预定义了其转义字符，如表3.2所示。字符串常量字符串常量：用双引号括起来的若干个字符。其中的字符的表示方法与字符型常量相同。在存储时，每个字符串常量的尾部都自动添加一个0，以表示字符串结束。0称为字符串的结束符。字符串常量举例：

12、 a stutent 含转义字符，占12字节 a 占2字节 12 占3字节 空串，占1字节 结果为： 占9字节(一个汉字占2字节)字符串常量a与a的区别：类型上：前者是字符串常量，后者是字符型常量。存储上：前者占两个字节，后者占一个字节。即： a 其存放值为0 x6100，占两个字节 a 其存放值为0 x61，占一个字节标识符常量标识符常量：有名字的常量。标识符常量须先定义后使用。标识符常量定义方法：用常量说明符const。定义格式： const =;用编译预处理命令。定义格式： #define 标识符常量举例： const double pi=3.1415926; #define PI 3.

13、1415926 #define NTU NanTong University标识符常量使用标识符常量优点：提高程序的可读性。若为标识符常量取一个有意义的名字，将会提高它在程序中的可读性。提高程序对常量使用的一致性。例如，使用圆周率时，可能在一处写成3.14，而在另一处写成3.1415，导致运算的精度不一致。增强程序的易维护性。若要调整程序中某个常量的值，对于字面常量来说，则要修改多处，还可能遗漏；对于标识符常量来说，只需在定义处修改。变量变量：在程序执行过程中其值可以被改变的量。变量三要素： 变量名 变量类型 变量的值变量须先定义后使用。取变量的值称为对变量的引用。对变量赋值与引用统称为对变量

14、的操作或使用。变量的定义变量定义指明了变量的类型和变量名。变量定义格式： ,变量名n; 类型名是变量的数据类型，可以是预定义数据类型，也可以是用户自定义数据类型；变量名1、变量名2,变量名n为标识符。举例1： int n; 该语句定义(或称声明)了一个名字为n的整型变量。当程序执行到这行代码时，将为变量n分配4字节存储空间。变量的定义举例2：一行可定义多个变量，变量间用逗号分隔。 int year,month,day; double x1,x2,x3; long sum,average,total;注意：变量定义是语句，因此变量定义可出现在程序中语句可出现的任何位置。但从程序可读性方面考虑，变

15、量定义最好放在可执行语句之前。同一变量只能做一次定义，即不能重复定义。变量名应尽可能简短，并便于观其名知其意。变量赋初值通常，在首次使用变量时，变量应有确定的值。变量的这个取值称为变量的初值。变量赋初值的方法：在定义变量时，直接初始化。例如： int n=3; /n为整型，初值为3 float x=12.5f;/x为单精度实型，初值为12.5f char c=U; /c为字符型，初值为字符U int a,b,c=18; /可只对一部分变量赋初值 int i(2); /i为整型，初值为2 float y(1.5f);/y为float型，初值为1.5f变量赋初值在定义变量后，用赋值语句赋初值。例如

16、： float pi,y; pi=3.14159f; /使变量pi的取值为3.14159f y=2.71828f; /使变量y的取值为2.71828f 当然，变量的初值不一定是常量，也可以是含有变量的相应类型的表达式。例如： int a=0,b=a+1;变量定义后，若未指定初值，则其初值取决于所分配的存储器类型，或用默认值0或用随机值初始化。3.3 运算符与表达式运算符(也称操作符)：描述对数据的操作。操作数：运算符操作的数据，可为常量和变量，也可为其他操作符的运算结果。例如A+B,称A和B为操作数，而把字符“+”称为加法运算符。运算符按功能分：算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符和

17、位运算符等。运算符按操作数的个数分：一元(目)运算符、二元(目)运算符和三元(目)运算符。运算符的优先级：运算符的运算优先关系。运算符的结合性若运算符优先级相同，则其运算顺序由运算符的结合性确定。右结合：一个运算符对其操作数按从左到右的顺序执行所规定的运算。例如： 18-36 先取18，再取36，然后做减法运算。左结合：一个运算符对其操作数按从右到左的顺序执行所规定的运算。例如： A-=3 先取3，再取变量A的值，两者作减法运算后，将结果赋给变量A。运算符的目数一元(目)运算符：一个运算符只能对一个操作数进行操作。例如，-5中的负号运算符。二元(目)运算符：一个运算符要求两个操作数。例如，5*

18、10中的运算符“*”三元(目)运算符：一个运算符要求三个操作数。例如，条件运算符“?:”是唯一的三元运算符。同一运算符因操作数的个数不同，完成不同运算。例如，一元运算符“*”用于取变量，二元运算符“*”用于乘法运算等。表达式表达式：由运算符、园括号和操作数构成的合法式子，经过运算应有一个某种类型的确定的值。操作数可以是常量、变量或函数等。使用不同的运算符可以构成不同类型的表达式，如算术表达式、赋值表达式、关系表达式、逻辑表达式等。表达式书写：操作数、运算符、圆括号之间可以加空格，也可以不加空格。算术运算符算术运算符：-(负号)、+(正号)、+(加)，-(减)，*(乘)，/(除)，%(取余)。正

19、、负号运算符的优先级相同，左结合。“*”、“/”、“%”优先级相同，右结合。加、减运算符的优先级相同，右结合。优先级顺序： 正、负号 高于 “*”、“/”、“%” 高于 加、减可用圆括号改变运算符的优先顺序，先计算圆括号内的值，再计算圆括号外的值。算术运算符除法运算符：若两边的操作数均为整数时，则做整除运算，即只取运算结果的整数部分。例如： 3/4 结果为0 3.0/4 结果为0.75%(取余)：计算两个整型操作数相除的余数。所得余数的符号与左操作数相同。例如： 10%3 结果为1 -10%3 结果为-1 4%-3 结果为1算术运算的溢出算术运算的溢出：超出对应类型数据的表示范围。除法运算：若

20、除数为0或实数运算的结果溢出，则系统认为产生了一个严重错误，将终止程序的执行。整数的加、减或乘运算：若结果产生溢出并不认为是一个错误，但结果已不正确。例如： int n=60000; coutn*nendl; 输出结果为：-694967296，显然是错误的。此类问题可通过改变变量的类型来解决。算术表达式算术表达式：由算术运算符、圆括号和操作数构成的、符合C+语法规则的式子。算术表达式举例。设有说明：“int a=25,b=4,c=3;”，求下列表达式的值。a+b*c：因运算符“*”的优先级比“+”的高，故应先做乘法运算，再做加法运算，表达式的值为37。a*-b：因负号运算符“-”的优先级比“*

21、”的高，并且“-”的结合性为左结合的，故先对b求负运算，然后再作乘法运算，表达式的值为-100。a*- -b：注意，两个负号之间有空格，上述表达式等同于a*(-(-b)，表达式的值为100。算术表达式使用算术表达式时应注意：表达式应简洁明了，没有多余的运算符。如上面的表达式a*- -b应写成a*b。求值时，表达式中的每个变量都应有确定的值。C+的运算符较多，其优先级和结合性较复杂，在书写比较复杂的表达式而又忘记了运算符的优先级时，可适当增加配对的圆括号，明确指定表达式的求值顺序。+和运算符+(增1)和-(减1)运算符：一元运算符，可放在变量的前面(前置)，也可放在变量的后面(后置)，用于快速实

22、现变量的增1和减1操作。变量的类型可以是字符型、整型、实型、枚举类型和指针类型。前置的+(或-)表示先将变量的值增1(或减1)，再把变量的值参加运算；后置的+(或-)表示先把变量的值参加运算，然后再将变量的值增1(或减1)。+和运算举例设int a=1; float x=7,y;a+ /或+a，等价于a=a+1。a的值为2。 即“+”或“-”运算符仅用于使某个变量的值增1或减1，前置和后置的作用是一样的。y=x+ + +a 则y的值为9，x的值为8，a的值都为2。 即“+”或“-”与其他运算符同时出现在表达式中时，前置与后置的作用是不同的。+和运算符使用说明+和-运算符只能用于变量。例如，a+

23、、(b=1)+等都是正确的，而19、(x+6)+都是错误的。若出现多个“+”或“-”连写的情况，编译器则将前两个作为增1运算符或减1运算符。例如，“c=a+b;”等价于“c=a+ +b;”而不等价于“c=a+ +b;”。赋值运算符与赋值表达式赋值运算符：左结合的双目运算符，其优先级比算术运算符、关系运算符和逻辑运算符的优先级低。赋值表达式： = 作用：将的值赋给。举例。设a、b均为整型变量： a=3+5 将3+5的值8赋给a b=a=3+5 将3+5的值8赋给a，再将a赋给b a=5+b=5 错：将5赋给5+b，而5+b不是变量 a=5+(b=5) b为5，a为10赋值运算符使用注意不同编译器

24、对赋值表达式的值的不同处理，可能使同一表达式在不同编译器中的运行结果不同。如： int x,s; s=(x=2)+(+x); 在VC+ 6.0中，s的值为6，而在Dev C+ 4.9中，s的值为5。而上述代码写成： int x=2,s; s=x+(+x); 在VC+ 6.0和Dev C+ 4.9中，s的值均为6。解决方法：对表达式进行分解。复合赋值运算符复合赋值运算符：二元算术运算符和位运算符与赋值运算符组合而成，优先级和结合性与赋值运算符相同。共有10个： +=、-=、*=、/=、%=、=、&=、=、|=复合赋值表达式： 等价于： =()作用：简化书写，提高表达式的目标代码质量。举例： a+

25、=b-5 等价于 a=a+(b-5) a*=b-c/2 等价于 a=a*(b-c/2)数据类型转换不同类型的数据做混合运算时，应先转换成同一类型，再做运算。数据类型转换方法：自动类型转换(也称隐式类型转换)：由系统按类型转换规则自动完成。对于赋值与非赋值表达式来说，自动类型转换规则是不同的。强制类型转换(也称显式类型转换)：由程序员在程序中用类型转换运算符明确指明的转换操作。通常，当使用自动类型转换不能满足要求时，才需要在程序中使用强制类型转换。非赋值表达式计算过程的自动类型转换转换原则：先把精度低的操作数转成与另一操作数相同精度的操作数后再做运算。转换规则：字符型或短整型数自动转成整型(in

26、t)数参与运算。单精度实型数自动转成双精度实型数参与运算。其余情况，仅当两个操作数的类型不同时，才将表示范围小的数据类型转成与另一操作数的相同类型后再参与运算。数据类型表示的数据范围由小到大为： intunsignedlongunsigned longdouble非赋值表达式计算过程的自动类型转换表达式计算举例：3+2.5f：因两个操作数的类型不同，故要将它们转成相同的double类型后再运算，其结果为5.5。a*2+2.5f 先计算a*2：将字符a转换为整型数97与整型数2相乘，得整型数194； 再计算194+2.5f：将整型数194和float型数2.5f都转成double型数后，做加法运

27、算，结果为196.5。注意：自动类型转换并不能保证运算结果正确。例如-3+2u的结果并非-1，而是unsigned类型的数据4294967295。赋值表达式计算过程的自动类型转换若赋值运算符右边表达式的数据类型与其左边变量的类型不一致但兼容，则由系统自动做类型转换。转换规则：将实型数赋给整型变量时，仅取其整数部分赋给整型变量。若其整数部分的值超过整型变量的取值范围，则赋值结果出错。将整型数赋给实型变量时，将整型数转成实型数后，再赋给实型变量。将double型数据赋给float型变量时，要注意数值范围，溢出时赋值就出错。赋值表达式计算过程的自动类型转换将字符型数据赋给整型变量时，对于无符号字符类

28、型数据，低八位不变，高位补0后赋值；对于有符号字符类型数据，若其值为正，与无符号字符类型的转换规则相同；若其值为负，则高位补1后再赋值。将无符号整型或长整型数赋给整型变量时，若在整型的取值范围，则不会出错；否则赋值结果出错。强制类型转换格式： () 或 () 先算表达式的值，然后将表达式的值的类型强制转换为由类型名type规定的数据类型。举例：设int a=7,b=2; float x; 则 x=a/b x为3.0f x=(float)a/b x为3.5f x=float(a)/b x为3.5f x=(float)(a/b) x为3.0f x=float(a/b) x为3.0f强制类型转换在计

29、算表达式的值时，对于系统能正确自动转换的数据类型，则不必做强制类型转换。例如3+float(4*5.0)中，用float做强制类型转换就是多余的。如果不做强制类型转换会影响表达式求值的精度或不能完成相应的运算时，才须使用强制类型运算。例如：(int)13.5%(int)3.5。因13.5和3.5都是实数，而取余运算符要求两边的操作数都是整型数，这时当然必须使用强制类型运算符。关系运算符关系运算符：二元运算符，用来比较两个操作数之间的关系。共有六个： 、=、=、!= 其中前四个关系运算符的优先级相同，后两个关系运算符的优先级相同，但前四个关系运算符的优先级高于后两个。关系运算符的优先级比算术运算

30、符低，但比赋值运算符高。关系运算符的操作数类型可以是字符型、整型、实型、枚举类型以及指针类型。注意：初学者常常误将=当作=使用。关系表达式关系表达式：用关系运算符将操作数连接起来的式子。关系表达式的值为整数0或1。关系成立时，结果为1；否则，结果为0。例如，表达式(1=3)+2的值为3，因关系表达式1bc的含义并不是a大于b且b大于c，而是(ab)c，即先求出ab的值(为0或1)，并使运算的结果继续参加后面的运算。例如，关系表达式432的结果为0，因为它等价于(43)2。逻辑运算符逻辑运算符：用于逻辑运算，用于复杂条件的表示。有三种： ! 逻辑非(单目运算符) & 逻辑与(二目运算符) | 逻

31、辑或(二目运算符) 其中，逻辑非“!”优先级最高，高于算术运算符；逻辑与“&”的优先级低于逻辑非，但高于逻辑或“|” 。在C+中，逻辑运算的操作数不为0时，为逻辑真；而操作数的值为0时，为逻辑假。逻辑运算符!(逻辑非)：当操作数的值为0时，对该操作数做逻辑非运算的结果为1；而当操作数为非0时，对其做逻辑非运算的结果为0。例如：!0的值为1，!1.12的运算结果为0。&(逻辑与)：仅当参加逻辑与的两个操作数的值都为非0时，其结果为1；否则结果为0。例如：0&1.2为0， 1&1.2为1。|(逻辑或)：仅当参加逻辑或的两个操作数的值都为0时，其结果为0；否则结果为1。例如：0|1.2为1， 0|0

32、为0。逻辑表达式逻辑表达式：用逻辑运算符连接起来的式子。当逻辑关系成立时，其运算结果为整数1；反之，为整数0。同样，1或0可作为一个整数继续参加运算。逻辑表达式举例：a=x&x=b 判断x的值是否在区间a,b(a=b)&(b=c) 判断a、b、c三个数是否相等xb|xa 判断x小于b或者x小于ac9 判断变量c不是数字字符逻辑表达式求值的优化逻辑表达式求值的优化：在逻辑表达式求值时，一旦能确定其值，则不必再逐步求值。举例。设int a=0,b=2,c=1;a&b+&-c 因a的值为0，则可直接确定整个表达式的值为0，此时不再对后续的逻辑与项做计算，即b和c的值并不会改变。a|b-|c+ a的值

33、为0，再与b做逻辑或运算，此时结果为1，直接确定表达式的值为1，其后的运算不再进行。这样，计算结果为1，a为0，b为1，c不变。逗号运算符与逗号表达式逗号运算符：优先级最低。逗号表达式： , 按从左到右的顺序依次求出各表达式的值，并把最后一个表达式的值作为整个逗号表达式的值。举例。设int a=2,b; 则表达式 a+=2,b=3+a 的值为7。此时，a的值为4，b的值为7。条件运算符与条件表达式条件运算符：唯一的三目运算符。条件表达式： ?:条件表达式的运算过程：先求表达式1的值，若不为0，则求出表达式2的值(不求表达式3的值)，并把该值作为运算结果；否则求出表达式3的值(不求表达式2的值)

34、，并把它作为运算结果。举例：a=b?a:b 求a、b两个数中的大数coutb?a大于bn:a小于等于bn);sizeof运算符sizeof运算符：单目运算符，用于计算操作数类型或表达式的值占用内存的字节数。格式为： sizeof() 举例： sizeof(int) /4(在32位系统中) sizeof(float) /4 sizeof(100) /1 sizeof(a+2.5)/8。因a+2.5的值为double型。 sizeof(“Hello”)/6。因Hello占6字节内存。 sizeof(1+2) /4(在32位系统中) sizeof(1+2)/4(在32位系统中)位运算符*位运算符：对

35、其操作数按其计算机内表示的二进制数逐位地进行逻辑运算或移位运算的运算符。 4个逻辑位运算符：、&、|、 2个移位运算符：位运算的操作数：只能是字符型和整型数据。位运算的用途：主要用于系统程序设计。逻辑位运算*(按位取反)：一元运算符。它对其操作数的每个二进位进行“逐位取反操作”，即将1的位改为0，将0的位改为1。例如： 设字符型变量a为 00010110 则a的值为 11101001&(按位与)：二元运算符。它对其两边的操作数的对应位按位进行逻辑与运算。例如： 设字符型变量a为 00001111 字符型变量b为 10101010 则a&b为 00001010逻辑位运算*|(按位或)：二元运算符。将其两边的操作数的对应位按位进行逻辑或运算。例如： 设字符型变量c为 0101011l 字符型变量d为 10100010 则c|d为 111101