深入浅出数据类型

引入

这天，开心每一秒在研究这个月的天气，但是天气数据都是用华氏度表示的，那怎么能让这些数据通过计算机，编写一个C语言程序，把他们都变成华氏度呢？华氏度转摄氏度的公式是：

$$ C=\left(F-32\right) \times 5 \div 9 $$

#include <stdio.h>

int main()
{
    // 定义整型int变量,并初始化为0
    int c = 0 ;
    int f = 0 ;
    // 输入华氏温度标
    printf("请输入华氏温标:") ;
    scanf("%d",&f) ;   //scanf函数,用于从控制台输入一个整数,并将其赋值给变量f
    // 计算摄氏温度标
    c = (f - 32) * 5 / 9 ;
    // 输出摄氏温度标
    printf("摄氏温标为: %d",c) ;
    return 0;
}

运行代码可以得到：

请输入华氏温标:114
摄氏温标为: 45

int类型

在C语言中，有许多整型变量，在不同的情况下，我们应该选择不同的数据类型。

int是一种有符号整型。一个int类变量必须是整数，它可以是正数、负数也可以是零。由于C/C++没有对字符占用进行规定，因此不同编译器的结果可能不同。在国际标准中规定C语言中int类型变量的取值范围最小值为-32768~32767。

1.声明一个int变量

在C语言中，声明一个变量只需要变量类型 变量名称。

因此，如果我们要声明一个int类型的变量我们只需要int 变量名，例如int names，int ages等等。

但是，在C语言中并不是所有单词都可以被用作变量名以及函数名。这是因为在C语言中已经规定了部分关键字，这些关键字是不能用作函数名称，变量名称以及常量名称的。这些关键字是：

除此之外，在日常书写代码过程中保持良好的代码命名规范是很有必要的。变量命名应该清晰工整，能够清晰反应变量用途，并且符合命名规范。这里介绍三种比较常见的命名方法以及一些使用场景。

1. 驼峰命名法

   要求第一个单词首字母小写，后面其他单词首字母大写。

   int userName
   int userIdentity[10]
   float userConnectionCount

2. 帕斯卡命名法

   要求每个单词的第一个字母都要大写。

   int UserName ;
   int UserIdentity[10] ;
   float UserConnectionCount ;

3. 下划线命名法

   要求单词与单词之间用下划线隔开

   int user_name ;
   int user_identity[10] ;
   float user_connection_count ;

4. 实际应用场景

   如今命名规则不断细化，很多时候十多种命名法组合使用。例如

   1. 全局变量通常使用g_+驼峰命名法如：

      int g_responseTimeout ;

   2. 常量全局变量通常使用全大写+下划线如：

      const int MAX_RETRY_TIMES = 2 ;

变量的初始化与赋值

在前面的代码中，我们对int c = 0 ;和int f = 0 ;的操作就是对这两个变量进行初始化。

在C语言中，在完成对变量的声明后，只需要在变量名后加上=和要被赋值的值即可。例如：

int ages = 18 ;
int ages = 18 , nums = 10 ;
/*这种初始化方式在一些较老的编译器中并不支持，
虽然现代编译器大多数支持这种形式，但它并不是一种好的习惯
*/
int ages,nums = 10 ;

示例的最后一种初始化其实只对nums进行了初始化让其等于10，而ages事实上并没有被初始化。因此这种写法并不好，他很可能会让你误认为ages也被初始化了。

声明完变量后对其初始化是一件很有必要的事情。如果你只是声明了变量，那只是你在内存中申请了一块空间用于存放这一变量，由于运行过程中，这块内存空间被申请后可能还存在之前留下的脏数据，由此可能会导致没被初始化的变量在程序运行过程中出现错误。因此养成声明变量后就初始化的好习惯。

你也可以为变量赋值。在声明完变量后，你可以单独对变量进行赋值，例如：

int ages = 18 ;
ages = 22 ;

你也可以将运算结果赋值给变量如：

int ages = 18 ;
ages = age + 4 ; //结果也为22

这里ages原来存储的值18加上4得到了新的ages的值22。代码示例中的c = (f - 32) * 5 / 9 ;也是如此。

printf( )函数

在上一篇文章里，我们便已经接触过了printf()函数。我们通过这个函数输出了Hello World!这一串文字。而在这篇文章里，不难发现与之前不一样的是多了一个%d。那这个%d有什么用呢？%d称为转换说明，它指定了printf()函数应该用什么格式来显示一个值，我们后面会详细介绍它们。

基础用法

printf()函数最基础的用法就是在命令行中打出你想要输出的文字。例如我们之前用printf("Hello World!")打出了Hello World!的文字。

你只需要""中输入逆向输出的文字即可。

转换说明

正如我们上述所说，%d可以指定printf()函数应该用什么格式来显示一个值。我们只需要在引号后加上都好,并在逗号后填上你想输出的变量名，程序就会在输出时将%d变成你指定的那个变量名的量。

当然，逗号后不是只能填写变量名，它也可以是一个表达式，比如我们可以把我们上面的程序改成：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int f = 0 ;
    printf("请输入华氏温标:") ;
    scanf("%d",&f) ;
    printf("摄氏温标为: %d",(f - 32) * 5 / 9) ;
    return 0;
}

这样我们便可以少定义一个变量。

如果你在一个printf()中想输出多个变量可以：

int a = 0 ;
int b = 1 ;
printf("a的值为：%d，b的值为：%d",a,b)

用逗号一次隔开变量名，程序在输出时就会按照你填写的顺序依次替换。

值得注意的是，转换说明的数量应该与待打印值的数量保持一致，不然可能会导致有变量无法被输出。

其他进制

除了十进制的数，在C语言中，你也可打印八进制和十六进制的数；只需要使用不同的转换说明即可。如果你要打印八进制数可以使用%o；如果你要打印十六进制数你可以使用%x。如果你想显示前缀0，0x，0X，那必须是用%#o，%#x，%#X。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 10 ;
    printf("dec = %d , octal = %o , hex = %x \n",x,x,x) ;
    printf("dec = %d , octal = %#o , hex = %#x \n",x,x,x) ;
    return 0 ;
}

其他整数类型

除了int，C语言还规定了其他的整数类型用作不同的情况。C语言提供了三种附属关键词用于修饰基本的整数类型：short,long,unsigned。

short int用在存储空间比int少的情况，通常用在存储数值比较少的情况。和int一样，short也是一个有符号类型。

long int用在存储空间比int多的情况，通常用在存储数值比较大的情况。long也是有符号类型。面对更大的整数存储场景，C语言还给出了long long类型的类型。

unsigned int只用于非负数的场景int允许的范围是是-32768~32767。而unsigned int的范围是0-65535，由于int中表示正负的第一位也被用来表示数，因此不带符号的unsigned类型可以表示比int更多的正整数。

那么如何定义这些变量嗯？与int一样，这些类型也是变量类型+变量名如：

long int usrID
long usrID

short int usrID
short usrID

unsigned int usrID
unsigned usrID

在下一篇番外：数据结构中会有详细介绍。当然再挖一个坑，后续还会单独开一个数据结构与算法的专栏。

再细一点

观察我们上面代码，我们输出的结果都是整数，那我们想输出更详细数值该怎么办呢？这时候浮点运算就该上场了。

#include <stdio.h>

int main()
{
    // 定义浮点型float变量,并初始化为0
    float c = 0.0 ;
    float f = 0 ;
    // 输入华氏温度标
    printf("请输入华氏温标:") ;
    scanf("%f",&f) ;   //scanf函数,用于从控制台输入一个浮点型数,并将其赋值给变量f
    // 计算摄氏温度标
    c = (f - 32) * 5 / 9 ;
    // 输出摄氏温度标
    printf("摄氏温标为: %f",c) ;
    return 0;
}

请输入华氏温标:114
摄氏温标为: 45.555557

浮点类型

浮点常量与变量

在C语言中，浮点类型有float，double，long double。在C语言中，浮点数与数学中的实数概念类似，他可以表示包括小数的更大范围的数字。浮点数的表示方法与科学计数法很像。例如，3.16E7代表$3.16 \times 10 ^ 7$（大写E小写e都可以）。总结下来浮点型常量的基本表达方式是：有符号的数字+e+有符号的数表示10的指数。

需要注意的是：e（或E）之前必定有数字，e（或E）后不一定有数字，即可以没有小数部分如2E3，也可以没有指数部分如2.5，但不能二者都没有。浮点数中的正号可以省略，可以省略小数部分如2.e5，也可以省略整数部分如.2e5，但不能两者同时省略。还有，e和数字之间不要加空格。一下给出部分正确的表达：

1.1451
.5
2E5
2.
-2.5e11

通常，系统对于浮点常量会默认定义为double类型，例如：

float a ;
a = 2.5 * 1.1451

这里面2.5和1.1451都会被系统默认为double类型，算出结果后再截断成float类型。如果你就想让这些浮点常数是float类型，只需要在数字后加上f或者F即可。例如1.1451f。

在C99标准中你还可以用十六进制表示浮点数。只需要在十六进制数前加上0x或0X，将p或P分别代替e或E，将2的幂代替10的幂即可。例如0xb.5p5

在C语言中，float必须包含6位有效数字，float的范围是$10^{-37}$~$10^{37}$，一般占用32位。double是双精度浮点类型，它必须包含10位有效数字，取值范围与float一样，一般占用64位。

浮点类型变量的声明与其他变量一样：

float a ;
double b = 1.1451 ;

打印浮点数

在printf()函数中，十进制表示的浮点类型的转换说明位%f，指数表示的浮点类型的转换说明位%e，如果你使用十六进制表示的浮点数，则用%a。例如：

#include <stdio.h>

int main()
{
    float a = 1.1451 ;
    float b = 2.5e6 ;
    
    printf("%f的指数形式是%e", a , a) ;
    printf("%e的十六进制形式是%a", b , b) ;
    return 0 ;
}

1.145100的指数形式是1.145100e+00
2.500000e+06的十六进制形式是0x1.312d000000000p+21

类型大小

由于C语言并没有明确要求不同类型的大小，因此我们需要一个函数来确定在该系统下这个类型的大小，这时候就该请出我们的sizeof()函数了；

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("int的类型大小是%zd\n", sizeof(int)) ;
    printf("long的类型大小是%zd\n", sizeof(long)) ;
    return 0 ;
}

总结

通过上面华氏度与摄氏度转换的例子，我相信你已经学会了整型和浮点型变量的定义与赋值，以及如何用printf()函数将它们输出出来。让我们回顾一下：

1. 变量的定义、初始化、赋值

   int a ; //整型变量的定义
   float b ; //浮点型变量的定义
   
   long  c = 0 ; //整型变量的初始化
   double d = 25.9 ; //浮点型变量的初始化
   
   d = 2.e-3 ; //浮点型变量的赋值

2. printf()函数的使用

   printf("%d %f",a , d) ; //输出整型a的值和十进制浮点d的值
   printf("%e",d) ; //输出指数形式浮点d的值