C语言第二章数据描述与基本操作.docx

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C语言第二章数据描述与基本操作

第二章数据描述与基本操作

1．教学内容：

§2.1数据类型

2.1.1数值的定点表示形式与浮点表示形式

2.1.2字符类型数据的表示和存储形式

2.1.3数据的存储空间长度及取值范围

2.1.4带符号的数据类型与无符号的数据类型

§2.2常量和变量

2.2.1直接常量和符号常量

2.2.2直接常量的书写格式

2.2.3变量和对变量的赋值

2.2.4变量的声明

2.2.5标识符

§2.3运算符与表达式

2.3.1算术运算

2.3.2关系运算、逻辑运算与条件运算

§2.4不同类型数据间的转换

2.4.1几个概念

2.4.2不同类型数据的隐式转换

2.4.3不同类型数据的显式转换

§2.5数据的输入和输出

2.5.1printf函数

2.5.2scanf函数

2.5.2getchar函数和putchar函数

2．教学目的及要求：

1）理解常量和变量

2）掌握数据类型的表示、存储及转换

3）掌握各种运算关系

4）掌握数据输入/输出函数：

printf、scanf、getchar、putchar

3．教学重点：

数据类型转换、各种运算关系、数据输入/输出函数。

§2.1数据类型

数据是程序的组成部分，也是程序的对象。

数据类型是对程序所处理的数据的“抽象”。

C语言提供的每个数据类型有：

2.1.1数值的定点表示形式与浮点表示形式

数据的表示形式：

（以π值为例）

日常的表示形式

C语言中的表示形式

3.14159×100

3.14159e0

31.4159×10-1

31.4159e-1

0.314159×101

0.314159e+1

从上C语言中数的表示形式看，以指数形式表示的数可表示成两部分：

数值和指数。

对0.314159e+1而言，“0.314159”为数值部分，又称尾数，“e+1”是指数部分，“+1”又称阶码。

不带指数部分的数称为定点数。

如：

10，-20，1992等。

一个定点数用两个字节存储，都用来表示数值，没有表示指数部分的阶码。

带指数部分的数称为浮点数。

如：

0.314159e+1等。

在计算机内部，实数（以小数形式表示的数）都以浮点数形式存储，一个实数用4个字节存储，其中三个字节存放数值部分，一个字节存放指数部分（阶码）。

2.1.2字符类型数据的表示和存储形式

字符类型的数据，在内存中以相应的ASCⅡ代码存放。

用1个字节存储。

1、字符型变量可用整数形式输出。

[例]：

ch=’A’;

printf（“%d”,ch）;

2、字符数据还可以作为整数参加运算。

[例]：

ch=’a’;

x=ch+32;

printf（“%d”,x）;

3、字符型数据和整数在一定范围内是互相通用的。

2.1.3数据的存储空间长度及取值范围

数据类型及长度，如下表：

长度

类型

1个字节

2个字节

4个字节

8个字节

字符型

Char

整型

Short（微机int）

Long（大中小型机int）

实型

float

double

数据类型的取值范围及精度，如下表：

整型

实型

short

long

float

double

-32768

-2147483648

±（3.4E-38～3.4E+38）

±（1.7E-308～1.7E+308）

～+32768

～+2147483648

六位精度

十六位精度

2.1.4带符号的数据类型与无符号的数据类型

整型数存储时，一般以其最高位表示数的符号位，以0表示正,1表示负。

但数值是以补码形式存放的，一个正数的补码是该数的二进制数；一个负数的补码是（求补码）：

①取该数的绝对值，②表示成二进制数，③对其取反，④加1。

如果没有特别说明，均默认为带符号整型数，隐含signed（带符号）。

C语言也允许使用无符号整数，最高位用来表示数值，则其表示的数的最大值将扩大一倍。

字符型数据也分为signed和unsigned。

标准ASCⅡ字符的允许范围0～127，用7位二进制表示，最高位（0或1）对其没有影响，对于扩允字符（128～255）因不同计算机系统，处理方法而有所不同，主要是为了方便与整型数进行运算。

实型数无signed和unsigned之分，均带符号。

基本类型数据归纳情况，如下表：

类型

类型标识符

长度（字节）

字符型

[signed]char

1

[unsigned]char

1

整型

[signed]short[int]

2

Unsignedshort[int]

2

[signed]long[int]

4

Unsignedlong[int]

4

实型

float

4

double

8

为了测定某一种类型数据所占存储空间的长度（字节），C语言提供了测试函数，格式为：

sizeof（类型标识符）

如：

printf（“int:

%dBytes”,sizeof（int））;

§2.2常量和变量

常量是指在程序执行过程中其值不会发生变化的量。

变量是指在程序执行过程中其值可能发生变化的量。

实际上是内存中指定的存储单元。

2.2.1直接常量和符号常量

直接常量就是常数，从字面直接可知其值，又称字面常量。

如：

area（3.0）。

符号常量是在一个程序中指定的用名字代表的常量，从字面不能直接看出其值。

[例]：

求圆面积和周长的程序。

#defineR3.0

main（）

{

doublearea（floatr）,circumference（floatr）;

printf（“area=%f\n”,area（R））;

printf（“circumference=%f\n”,circumference（R））;

}

doublearea（floatr）

{

return（3.14*r*r）;

}

doublecircumference（floatr）

{

return（2*3.14*r）;

}

2.2.2直接常量的书写格式

㈠整型常量

C语言中，整型常量可使用十、八、十六进制数等形式表示。

规则：

以数字0开头的数字序列为八进制数；以0X开头，后跟若干位数字序列为十六进制数；其它形式的数字序列为十进制数。

【例】：

345，0345，0X345

在C语言中规定：

整型数后加字母l或L，则为长整数（longint）。

㈡实型常量

实型常量只能用十进制形式表示，可用小数或指数形式。

不分单精度型和双精度型，但可赋给一个float（7位）型或double（17位）型变量，即赋值兼容。

㈢字符常量

字符常量用定界符---单引号（不能用双引号）括起来。

注意：

单引号中不能有单引号或反斜杠（\）。

如：

’A’，’\’错误

㈣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。

转义字符表如下：

字符形式

功能

\n

换行符

\t

横向跳格：

跳到下一个输出区（每一输出区为8个字符位置）

\v

竖向跳格

\b

退格

\r

回车（回到本行起始字符位置）

\f

走纸换页

\\

反斜杠字符\

\'

单引号（撇号）'

\ddd

1~3位八进制数所代表的字符。

如\101表示'A'

\xhh

1~2位十六进制数所代表的字符。

如\x41表示'A'

【例】：

main（）

{

charch;

ch=’\362’;

printf（“%C”,ch）;/*将八进制数362的ASCII字符赋给ch*/

}

运行后显示：

≥

至于其它ASCII字符，可查ASCII表。

㈤字符串常数

字符串常数：

用一对双引号括起来的字符序列（0~N个字符）。

如：

"Howdoyoudo."，"CHINA"，"a"，"$123.45"

字符串常数在内存中的存放：

每一个字符均以其ASCII码存放，且其末尾添加一个字符串结束标志---转义字符“\0”，即“空字符”（二进制00000000，记为NULL或\0），表示“空操作”。

[例]：

"CHINA"存放在内存中的情况是：

（6字节存储器，不是5字节）

C

H

I

N

A

\0

实际存储时用ASCII值存放：

067

072

073

078

065

0

注意：

字符和字符串常数是有区别的。

如：

字符'a'：

1字节（值为97）

字符串"a"：

2字节（值为97,0）

另外：

charc;

c='a';/*字符'a'赋给C*/

c="a";/*字符串"a"赋给C，错误*/

2.2.3变量和对变量的赋值

1、变量说明

变量是在程序运行过程中，其值可以被改变的量。

变量用标识符（以字母、数字、下划线组成，且第一个字符必须为字母或下划线）表示。

变量在内存中占据一定的存储单元（往往是连续的）。

变量的类型表明所需存储单元的数量（如，整型变量int，占2字节存储单元。

单精度实数float占4字节）及数值范围。

可以用运算符“&”取得存储单元的地址。

如下：

floata;

地址存储单元

&a=6300

6301

6302

6303

01001101

……

……

……

2、变量的赋值

赋值是指向变量所代表的存储单元传送数据的操作。

C语言中规定用“=”表示赋值操作。

一般表示形式为：

变量=表达式

如：

a=2;a=a+1;b=a;a=a+b;b=a=3+5

（即b=（a=3+5））

说明：

①“=”不是数学意义上的等号；

②赋值运算方向从右向左；

③可对变量自右向左连续赋值（d=c=b=a=3+5）。

2.2.4变量的声明（定义）

C语言对变量的规定：

“先声明、后使用”。

因为：

①编译程序不能翻译未定义变量。

②编译程序在编译时根据变量类型确定存储单元的数量。

③编译程序在编译时根据变量类型进行语法检查。

一、变量的声明

⑴不同类型的数据在内存中占据不同长度的存储区，且表示方式也不同；

⑵一种数据类型对应着一个值的范围；

⑶一种数据类型对应着一组允许的操作。

如：

整型数可以进行“求余”运算，9%4。

（结果为1）

二、在变量声明时对变量指定初值

在定义变量的同时指定其初值。

例:

inta=3；

floatf=3.56；

charc='a'；

inta,b,c=5；/*指定c的初值为5，未指定a、b的初*/

注意：

多个变量指定相同的初值。

inta=b=c=3;

inta=3,b=3,c=3;

指定初值是在程序运行时完成的（不是在编译时完成）。

定义方法

相当的语句

inta=3;

inta;

a=3;/*运行时执行赋值语句*/

inta,b,c=5;

inta,b,c;

c=5;

2.2.5标识符

标识符是一个名字，是给程序中的实体---变量、常量、函数、数组、结构体以及文件所起的名字。

可由设计者自己指定，也可由系统指定。

C语言中命名的规则为：

⑴以字母或下划线开头，由字母、数字或下划线组成的字符序列；

⑵C系统定义的关键字（32个）不能用作标识符；

⑶C系统内部使用的下划线开头的标识符不能使用；

⑷C语言对标识符的长度没有规定（最好不要超过8个字符）；

⑸C语言将大写字母和小写字母认为是两个不同的字符。

⑹定义标识符时，建议遵循下面规则：

①尽量做到“见名知义”；

②变量保、函数名用小写，符号常量用大写；

③在容易混淆的地方，避免使用容易认错的字符。

如：

0（数字）--O（大写字母）--o（小写字母）

1（数字）--I（i的大写）---l（L的大写）

2（数字）--Z（大写字母）---z（小写字母）

§2.3运算符与表达式

C语言中的运算符有如下13种：

算术运算符

+-*/%

关系运算符

><==>=<=!

=

逻辑运算符

!

&&||

位运算符

<<>>~|∧&

赋值运算符

=

条件运算符

?

：

逗号运算符

，

指针运算符

*&

求字节数运算符

sizeof

强制类型转换运算符

（类型）

分量运算符

．（点）－＞

下标运算符

[]

其他

函数调用运算符（）

注意事项：

⑴运算符的功能；

⑵与运算量的关系

.要求运算量的关系：

双项（双元、双目）、单项

（一元、一目）；

.要求运算量的类型；

⑶运算的优先级别；

⑷结合方向：

“自左至右”、“自右至左”等；

⑸结果的类型：

表达式的值类型。

2.3.1算术运算

㈠双元算术运算符

运算符

名称

示例

+

加法

如：

3+5

正值

如：

+3

-

减法

如：

5-2

负值

如：

-3

*

乘法

如：

3*5

/

除法

如：

5/3

%

模运算（求余）

如：

7%4

一般情况，双元运算表达式为：

c=aopb

使用了三个变量,如：

c=a+b

㈡自反算术赋值运算

为了节省存储空间，C语言提供了一种压缩方式的运算表达形式：

aop=b如：

a+=b。

称它为自反算术赋值运算符。

主要有：

-=（自反减赋值）、*=（自反乘赋值）、/=（自反除赋值）、%=（自反模赋值）

自反运算虽然提高了简洁性、程序的效率，但造成阅读和理解程序的困难，建议有限制地使用，或用圆括号加以说明。

如：

c=b*=a+2写成c=（b*=（a+2））

意为:

b=b*（a+2）；c=b；

㈢自加和自减运算

自加：

使变量的值加1；

自减：

使变量的值减1。

运算结合方向：

自右向左，且只能对整型变量进行运算。

参阅下表：

形式

运算

说明

示例

后缀方式

i++

在使用i之后使i加1

j=3;先引用后增值

j=i++;/*先把i赋给j，再使i加1。

执行:

j=3,i=4*/

i――

在使用i之后使i减1

前缀方式

++i

在使用i之前使i加1

j=3;先增值后引用

j=++i;/*先使I加1，

再赋给j。

执行后：

j=4,

i=4*/

――i

在使用i之前使i减1

注意事项：

1.在表达式中使用++或--，容易出错。

i=3;

k=（i++）+（i++）+（i++）;

结果为：

k=3+3+3=9

若k=（++i）+（++i）+（++i）

结果为：

连续3次使i加1后，i的值等于6，k=6+6+6=18

2.出现多个运算符时，编译器在处理时尽可能多的（从左到右）将若干个字符组合成一个运算符。

如：

i+++j;运算顺序为：

（i++）+j;

㈣正负号运算符（结合方向：

自右至左）

正负号运算符为+、-，是一元运算符，优先级高于*、/运算符。

如：

-a*b/*先使a变符号，再与b相乘*/

㈤赋值类运算符的副作用及限制

1、费解、易于误解---对人的副作用

例1：

c=b*=a+2;

例2：

x=i+++j;

应采取的措施：

⑴将费解处分解

将[例1]写成语句：

a=a+2;b=b*a;c=b;

将[例2]写成语句：

x=i+j;i++;

⑵加一些“不必要”的括号

将[例1]写成语句：

c=（b*=（a+2））;

将[例2]写成语句：

x=（i++）+j;

⑶加注释说明

将[例1]写成语句：

c=b*=a+2;

/*a=a+2;b=b*a;c=b*/

2、不定解---对机器的副作用

例：

j=3;

i=（k=j+1）+（j=5）;

会因（k=j+1）和（j=5）执行的先后次序不同，而得到不同的结果：

9和11。

2.3.2关系运算、逻辑运算与条件运算

关系运算、逻辑运算与条件运算一缆表，如下：

名称

运算符

优先级

关系运算

><==>=<=!

=

后两个小于前四个

逻辑运算

!

（非）&&（与）||（或）

由低到高

条件运算

？

：

㈠关系运算

关系运算优先级低于算术运算，但高于赋值运算。

关系表达式的值只有两个：

成立为“真”，用“1”表示；不成立为“假”，用“0”表示。

如：

z=3-1>=x+1<=y+2可写成：

z=（（（3-1）>=（x+1））<=（y+2））

结果：

z=1

注意事项：

⑴要说明x在区间[a,b]中，应写成：

x>=a&&x<=b;

⑵形如6>5>7>8的表达式，应按自左至右求解；

⑶关系表达式的值是整型数1或0，故可将其看成是整型表达式；

例：

a=i+（j%3!

=0）;/*当i=2,j=10时，a=3*/

⑷字符数据的比较按ASCII值进行；

⑸在判定两个浮点数据是否相等时，由于存储上的误差，会得出错误结果。

例：

1.0/3.0*3.0==1.0/*关系式值为假，0*/

㈡逻辑运算

通过简单电路来理解逻辑运算关系：

逻辑运算中的规律：

0&&a==00||a==a!

（!

a）==a

1&&a==a1||a==1

0&&!

a==0a||!

a==1

a&&a==aa||a==a

!

（a&&b）==!

a||!

b!

（a||b）==!

a&&!

b

㈢条件运算

条件表达式的一般形式：

e1?

e2:

e3

执行过程：

若e1为真（非0），则条件表达式的值取e2的值；否则取e3的值。

【例】：

输入两数，输出大数。

main（）

{

floata,b,max;

printf（“input2realsplease:

”）;

scanf（“%f%f”,&a,&b）;

max=a>b?

a:

b;

printf（“Themaxis%f\n”,max）;

}

§2.4不同类型数据间的转换

2.4.1几个概念

数据类型间的转换有三种形式：

⑴同一类型但长度不同的数据间的转换；

⑵定点方式与浮点方式间的转换；

⑶整型数中的有符号格式与无符号格式间的转换。

涉及数据类型间转换的概念：

㈠提升与降格

.由低级的数据转换为高级的数据，称为数据提升。

包括：

⑴由短数据转换为长数据。

如：

char→short→long→double

⑵由整数转换为浮点数。

如：

long→float，long→double

.与上面相反方向的转换称谓降格。

㈡符号位扩展与零扩展

.将带signed的整型数提升为较长的带signed的整型数时，扩展位的值与原数的符号位相同（即若符号位0，扩展位均为0；若符号位1，扩展位均为1），这称为符号位扩展。

.将unsigned整型数扩展为较长的整型数时，扩展位全置0，这称为零扩展。

㈢最高位失去符号功能与最高位变成符号位

.由signed型转换为同一长度的unsigned型时，原来的符号位变成数据位。

.由unsigned型转换为同一长度的signed型时，原来的最高位变成符号位。

㈣截去小数与四舍五入

.当实数（浮点数）转换为整数时，小数部分全部舍去，并按整型数形式存储。

.当由来double型转换为float型时，去掉多余的有效数字，按四舍五入处理。

㈤丢失精度

四舍五入、截去小数、由long型转换成float或double型时，均有可能全精度受到影响。

㈥结果不确定与截去高位

.浮点数（double）降格时，当数据值超过了目标类型的取值范围时，所得到的结果将是不确定的。

.当较长的整数转换为较短的整数时，要将高位截去。

【例】：

main（）

{doublea=123456.78908765;

floatb;

longc;

inti,j;

b=a;c=a;i=a;j=c;

printf（“a=%1f,b=%f,c=%1d,i=%d,j=%d\n”,

a,b,c,i,j）;

}

运行结果：

a=123456.789099,b=123456.789062,

c=123456,i=-7616,j=-7616

2.4.2不同类型数据的隐式转换

C语言中数据类型的转换可分为：

隐式和显式两种。

发生隐式转换情况如下：

⑴运算转换：

运算量类型不同；

⑵赋值转换：

赋值类型不同；

⑶输出转换：

输出类型不同；

⑷函数调用转换：

实参与形参类型不同。

㈠一般算术转换

运算符转换通常用于算术运算（+-*/%），通称算术转换。

其目的是：

⑴将短的数扩展成机器处理的长度；

⑵使运算符两端具有共同的类型。

转换原则如下：

①将表达式的char或short全部自动转换为相应的int型；将float转换为double型。

②当一个运算符两端的运算量类型不一致时，按“向高看齐”的原则对“较低”的类型进行提升。

一般算术转换是在运算过程中自动进行的。

如：

…

charch;

inti,result;

floatf;

doubled;

result=ch／i＋f*d－（f＋i）;

…

㈡赋值转换

赋值号右边的表达式值的类型自动转换成其左边变量的类型。

具有强制性。

㈢输出转换

在printf函数中指定输出格式（%d,%f,%0,%u（无符号方式）等）与实际输出数据不甘落后同时，应注意如下几方面：

⑴负数转换为无符号数。

---符号位作数据位。

⑵较长类型转换为较短类型。

---超长时出错。

⑶实数转换成整数。

---实整数超长、小数位丢失。

2.4.3不同类型数据的显式转换

显式转换也称“强制类型转换”，C语言中提供了强制转换一种类型的运算符，其一般形式为：

（类型标识符）表达式

【例】：

（double）a;/*将a转换为double类型*/

（int）（x+y）;/*将x+y的值转换为int类型*/

（float）（5%3）;/*将5%3的值转换为float类型*/

注意：

（int）（x+y）;/*将x+y的值转换为int类型*/

（int）x+y;/*将x的值转换为int类型，再与y相加*/

（int）（x）;与（int）x;与int（x）;/*int（x）

*/

§2.5数据的输入和输出

C语言提供了多种输入/输出函数，标准I/O函数库中有些公共信息写在头文件stdio.h中，因此，使用标准I/O库函数时，一般应在程序开头先写预编译命令：

#include“stdio.h”

2.5.1printf函数

printf是格式输出函数，它按照指定的格式，在标准输出设备上输出数据。

有两种参数：

格式控制和输出项。

它的一般形式为：

printf（格式控制参数，输出项1，输出项2，……）

格式控制参数也称“格式控制字符串”，由两部分组成：

格式说明和普通字符。

普通字符将被直接输出，而格式说明将引起输出项的转换与显示，其完整格式为：

下面对组成格式说明的各项加以说明：

⑴格式字符

格式字符用以指定输出项的数据类型和输出格式。

如下表：

格式字符

输出形式

举例

d（或i）

十进制整数

intx=23;printf（“%d”,x）;

x（或X）

十六进制整数

intx=