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前言

在本篇【数据类型与变量】中，我们将介绍C语言中的相关数据类型体系以及学习如何声明变量、初始化变量等这些基础知识，这将为我们后续学习C语言知识打下坚实的基础。

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一、C语言的数据类型

C语言中的数据类型主要分为两大类：基本数据类型和构造数据类型（本篇主要介绍基本数据类型）。

1.基本数据类型

(1)：整型
int：基本的整型，根据编译器和平台的不同，其大小可能有所不同，但通常是16位、32位或64位。
short 或 short int：短整型，通常占用比int更少的存储空间。
long 或 long int：长整型，通常占用比int更多的存储空间。
long long 或 long long int：长长整型，用于存储非常大的整数。
unsigned int、unsigned short、unsigned long、unsigned long long：无符号整型，这些类型只能存储非负值，并且它们的存储范围比相应的有符号类型大一倍。

(2)：浮点型
float：单精度浮点型，用于存储带小数点的数值。
double：双精度浮点型，提供比float更高的精度。
long double：扩展精度浮点型，其精度至少与double相同，但可能更高。

(3)：字符型
char：字符型，用于存储单个字符（如字母或标点符号）。根据编译器和平台的不同，char可能是有符号的或无符号的，但通常用于存储ASCII字符。

(4)：布尔类型
其实C语言标准中没有直接的布尔类型。但是，<stdbool.h> 头文件（布尔类型的使用需包含该头文件）定义了 bool、true 和 false，它们通常用于表示布尔值。在没有 <stdbool.h> 的情况下，人们常常使用int类型来表示布尔值，其取值中 0 表示假（false），非 0 值表示真（true）。

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示例：

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
int main()
{
    bool flag = true;
    if(flag)
    {
    printf("hello\n");
    }
    return 0;
}

输出结果：

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2.构造数据类型

C语言中的构造数据类型是由基本数据类型（如整型、浮点型、字符型等）按照一定规则组合而成的复杂数据类型，用于表示更复杂的数据结构。

(1)：数组
数组是一种数据结构，用于存储相同类型数据的集合。数组中的每个元素可以通过索引来访问，索引通常是从0开始的。

(2)： 结构体
结构体是一种复合数据类型，允许将不同类型的数据项组合成一个单一的类型。结构体中的每个数据项可以单独访问。

(3)：联合体
定义：联合体是一种特殊的数据结构，允许在相同的内存位置存储不同的数据类型，但一次只能使用其中一种类型。

(4)：枚举
虽然枚举类型在某些方面与基本数据类型相似（如它们都是用来表示一组预定义的值），但它也被视为一种构造数据类型。

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3. signed 和 unsigned 的作用

C语言会使用 signed 和 unsigned 关键字修饰字符型和整型。

(1)：signed：表示一个类型带有正负号，包含负值。
默认情况：在C语言中，如果不明确指定一个整型变量是 signed 还是 unsigned，那么默认情况下，它会被视为 signed。如对于 int 类型，默认是带有正负号的，也就是说 int 等同于 signed int，由于这是默认情况，关键字 signed 一般都省略不写，但是写了也不会错。

注意：但C语言规定 char 类型默认是否带有正负号，由当前系统决定。这就是说， char 不等同于 signed char ，它有可能是 signed char ，也有可能是 unsigned char。

(2)：unsigned：表示该类型不带有正负号，只能表示0和正整数。
整数变量声明为 unsigned 的好处是，同样长度的内存能够表示的最大整数值，增大了一倍。比如，16位的 signed short int 的取值范围是：-32768-32767，最大是32767，而 unsigned short int 的取值范围是：0-65535，最大值为65535.

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4.基本数据类型的长度（计算）

每⼀种数据类型都有自己的长度，使用不同的数据类型，能够创建出长度不同的变量，变量长度的不同，存储的数据范围就有所差异。

(1)：sizeof操作符
sizeof 是一个关键字，也是操作符，专们是用来计算sizeof操作符数的类型长度的，单位是字节。sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可是变量或者表达式。

示例：

 sizeof( 类型 )
 sizeof 表达式

sizeof 的操作数如果不是类型，是表达式的时候，可以省略掉后边的括号的。
sizeof 后边的表达式是不真实参与运算的，根据表达式的类型来得出大小。
sizeof 的计算结果是 size_t 类型的。

注意： sizeof 运算符的返回值，C 语言只规定是无符号整数，并没有规定具体的类型，而是留给系统自己去决定， sizeof 到底返回什么类型。但C 语言提供了一个解决方法，创造了一个类型别名 size_t ，用来统一表示 sizeof 的返回值类型。对应当前系统的 sizeof 的返回值类型，可能是 unsigned int ，也可能是 unsigned long long 。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int k = 20;  
 printf("%zd\n", sizeof(k));  //2
 printf("%zd\n", sizeof k);   //3.k是变量的名字，可以省略掉sizeof后边的()
 printf("%zd\n", sizeof(int)); //4
 printf("%zd\n", sizeof(4 + 3.6));  //5
 return 0;
}

(2)：使用 sizeof 操作符计算变量k（即一个整型变量）的大小，并将结果作 size_t 类型传递给 printf 函数。然后，printf 函数使用 %zd 格式来打印这个大小。由于 k 是 int 类型，所以打印出来的大小将是 int 类型在内存中占用的字节数（通常是4字节）。

(3)：k是变量的名字，可以省略掉 sizeof 后边的()

(4)：直接计算 int 类型的大小，并打印出来。sizeof 可以直接作用于类型。

(5)：这里有一个微妙的一点：4 + 3.6是一个浮点数表达式（因为涉及到浮点数3.6），所以整个表达式的结果是一个 double 类型的值。因此，sizeof(4 + 3.6) 实际上计算的是 double 类型的大小，并将其打印出来。

注意：上述(5)的计算与表达式的值无关，只与表达式的类型有关。

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(6)：基本数据类型的长度

#include <stdio.h>

int main()
{
 printf("char:  %zd\n", sizeof(char));               //1
 printf("bool:  %zd\n", sizeof(bool));               //1
 printf("short:  %zd\n", sizeof(short));             //2
 printf("int:  %zd\n", sizeof(int));                 //4
 printf("long:  %zd\n", sizeof(long));               //4
 printf("long long:  %zd\n", sizeof(long long));     //8
 printf("float:  %zd\n", sizeof(float));             //4
 printf("double:  %zd\n", sizeof(double));           //8
 printf("long double:  %zd\n", sizeof(long double)); //8
 return 0;
}

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输出结果：

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二、变量声明与初始化

C语言中把经常变化的值称为变量，不变的值称为常量。

1.全局变量

在大括号外部定义的变量就是全局变量。全局变量的使用范围更广，整个工程中想使用，都是有办法使用的。

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2.局部变量

在大括号内部定义的变量就是局部变量。局部变量的使用范围是比较局限，只能在自己所在的局部范围内使用的。

示例：

#include <stdio.h>

int global = 1;       //全局变量

int main()
{
	int local = 2;    //局部变量
	printf("%d\n", local);
	printf("%d\n", global);
	return 0;
}

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注意：但当全局变量和局部变量同名的时候，局部变量优先使用。

示例：

#include <stdio.h>

int k = 10;       //全局变量

int main()
{
	int k = 20;    //局部变量
	printf("k = %d\n", k);
	return 0;
}

输出结果：

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3.一些变量在内存中的存储位置（略讲）

在C语言中，变量的存储通常可以划分为以下几种内存区域：栈区、堆区、全局/静态存储区、常量区、代码区。

(1)：栈区：栈区用于存储局部变量和函数调用的上下文。

(2)：堆区：堆区是程序在运行时动态申请和释放内存的区域（动态内存管理）。

(3)：全局/静态存储区：全局变量和静态变量存储在全局/静态存储区中。

(4)：常量区：常量区用于存储字符串常量和编译时确定的常量值。

(5)：代码区：代码区用于存储程序的机器指令代码。

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4.声明及初始化

(1)：声明变量时，要指定了变量的类型以及变量名。

    data_type name;
        |       |  
        |       |
     数据类型  变量名    

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示例：

   int a;    // 声明了一个整型变量a  
   float b;  // 声明了一个浮点型变量b  
   char c;   // 声明了一个字符型变量c

(2)：变量在创建的时候就给一个初始值，就叫初始化

   nt a = 5;        // 声明并初始化了整型变量a，其值为5  
   float b = 3.14;  // 声明并初始化了浮点型变量b，其值为3.14  
   char c = 'A';    // 声明并初始化了字符型变量c，其值为'A'

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三、常量的定义与使用

在C语言中，常量是程序中值不可变的量。常量可以是任何基本数据类型，如整型（int）、浮点型（float、double）、字符型（char）等，或者是指针类型。

1.定义常量

(1)：#define 预处理指令
#define 是C语言预处理指令之一。通过 #define 定义的常量在预处理阶段会被替换为其对应的值。

示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#define PI 3.14159
#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("%.5f\n", PI);
	return 0;
}

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输出结果：

在这个例子中，PI 是被定义为一个常量，它的值是3.14159。在程序中使用 PI 时，预处理器会将其替换为3.14159。

(2)：const 关键字
const 关键字用于声明一个常量。与 #define 不同，const 声明的常量具有类型，因此编译器可以对其进行类型检查。

示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>

int main()
{
	const float PI = 3.14159;   
	printf("%.5f\n", PI);
	return 0;
}

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这里的 PI 也是一个常量，其类型为 float，值为3.14159。

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2.使用常量

定义了常量之后，就可以在程序中像使用变量一样使用它们了。

示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#define r 3
#include <stdio.h>

int main()
{
	const float PI = 3.14159;
	float area = PI * r * r;
	printf("圆的面积 = %.2f\n", area); //%.2f可以理解为输出结果时保留两位小数
	return 0;
}

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输出结果：

在这个例子中，我们使用了 #define 定义的 r (即半径)常量和 const 定义的 PI (即圆周率)常量来计算圆的面积。

注意：在C语言中，一旦定义了一个常量（无论是使用 #define 预处理指令还是const 关键字），都不能直接给这个常量重新赋上新的值。

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四、ASCII编码及转义字符

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1.ASCII码的介绍

计算机中所有的数据（包括字符）都是以二进制的形式在内存中存储的。字符在内存中的具体表示是通过其对应的编码来实现的，其中最为基础和广泛使用的是美国国家标准学会（ANSI）制定的ASCII编码标准。C语言中的字符就遵循了ASCII编码的方式来表示和存储。

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如果不方便找到上面的表，可以使用下面的代码来找
示例：

#include<stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    
   //这是一个for循环，用于控制迭代过程。循环的初始条件是i=32，循环条件是i < 127
   //（即当i小于127时继续循环），每次循环结束时i的值会增加1（i++）。
   //这个循环会遍历ASCII码表中从32到126的所有值。
    for (i = 32; i < 127; i++) 
    {
        //在循环体内，使用printf函数打印当前i值对应的ASCII字符
        //（%c格式指定符用于打印字符），并在字符后面打印一个空格。   
        printf("%c ", i);
        
        //这段代码检查i是否是16的倍数减1（即，检查是否每打印了16个字符）。
        //如果条件为真（即i % 16 == 15），则执行printf("\n");语句。
        //打印一个换行符，以便每16个字符后开始新的一行。
        if (i % 16 == 15)
        {
            printf("\n");
        }
    }

  //循环结束后，这行代码再打印一个换行符，以确保在输出结束后有一个清晰的结束边界。
    printf("\n");
    return 0;
}

输出结果：

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2.ASCII码的特点

我们不需要记住所有的ASCII码表中的数字，使用时查看就可以，不过建议最好能掌握几组特殊的数：

(1)：大写字母 A~Z 的ASCII码值（65 - 90）：
这些字符的ASCII码值从65开始，一直到90结束。例如，字符’A’的ASCII码是65，字符’Z’的ASCII码是90。

(2)：小写字母 a~z 的ASCII码值（97 - 122）：
这些字符的ASCII码值从97开始，一直到122结束。例如，字符’a’的ASCII码是97，字符’z’的ASCII码是122。

(3)：大小写字符的ASCII码值差值（32）：
对于任意一个大写字母和对应的小写字母，它们之间的ASCII码值相差32。例如，字符’A’（ASCII码65）和字符’a’（ASCII码97）之间的差值是32。

(4)：数字字符 0~9 的ASCII码值（48 - 57）：
这些字符的ASCII码值从48开始，一直到57结束。例如，字符’0’的ASCII码是48，字符’9’的ASCII码是57。

(5)：换行符 \n 的ASCII值（10）：
换行符的ASCII值是10。在文本文件中，换行符用于指示一行的结束并开始新的一行。

(6)：不可打印字符（ASCII码值0~31）：
这32个字符是不可打印字符，无法打印在屏幕上观察。

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3.转义字符介绍

在C语言编程中，我们经常会遇到一些特殊的字符，它们无法直接通过键盘输入，或者它们具有在编程环境中特定的含义。为了表示这些字符，C语言引入了一种特殊的表示方法——转义字符（以反斜杠（\）作为前缀，后跟一个或多个特定的字符）。顾名思义，转义字符的作用就是“转变”或“逃逸”其后面字符的原始意义，以赋予它们新的、特定的含义。但下面的有些转义字符在编写代码不会经常使用，可了解一下。

(1)：\n：换行符。在输出中，遇到 \n 时，光标会移动到下一行的开头。

(2)：\t：水平制表符。通常用于在文本中创建水平间隔，等价于按下Tab键的效果。

(3)：\：反斜杠字符本身。因为反斜杠被用作转义字符的引导符，所以如果要输出一个反斜杠，就需要使用两个反斜杠 \。

(4)：‘：单引号字符。用于表示字符常量’。

(5)："：双引号字符。用于表示一个字符串内部的双引号。

(6)：\r：回车符。光标移到同一行的开头。

(7)：\f：换页符。用于在打印时分隔页面，但在大多数文本处理环境中，它通常只作为普通字符处理。

(8)：\a：警报，这会使得终端发出警报声或出现闪烁，或者两者同时发生。

(9)：\b：退格符，光标回退⼀个字符，但不删除字符。

(10)：\0：空字符（null 字符，代表没有内容）。在C语言中，字符串以空字符结尾。\0 是 \ddd 这类转义字符的⼀种。\0 实际上是字符常量中的字符值为0的字符，用于字符串的结束标志。

(11)：\ddd（其中 ddd 是三位八进制数）：表示一个特定的ASCII字符。例如，\141 表示ASCII码为十进制97的字符，即小写字母 ‘a’。

(12)：\xhh（其中 hh 是两位十六进制数）：同样表示一个特定的ASCII字符，但这次是使用十六进制表示。例如，\x61 也表示小写字母 ‘a’。

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总结

通过本篇文章可以学习C语言的一些数据类型及相应的长度，其中解释了 signed 和 unsigned 的作用，还有一些变量和常量的使用及一些示例，最后还可以学习ASCII编码及转义字符的作用。