第三章 数据类型、运算符与表达式

1. 第三章 数据类型、运算符与表达式 3.1 C的数据类型 3.2 常量与变量 3.3 三种基类型数据 3.4 运算符和表达式 3.5 练习

2. 3.1 C的数据类型 图3.1 C的数据类型总览

3. 3.1.1 三种基本数据类型（存储形式） 1. 整型 整型数据在内存中以二进制补码形式存放，一般占2个 字节。 正数的补码和其原码相同，负数的补码为其绝对值的原码按位取反再加1。 10的补码：0000 0000 0000 1010（等于原码） -10的补码：1111 1111 1111 0110 符号位

4. 2. 字符型 字符型数据在内存中以ASCII码存放（附录I），存储 形式与整数类似，只占一个字节。 ‘A’：0100 0001 3. 实型 实型数据在内存中按指数形式存储，分成小数部分和 指数部分，一般占4个字节。

5. 3.2 常量与变量 3.2.1 常量 常量是其值在程序运行过程中不能被改变的量。 常量又可以分为直接常量和符号常量。直接常量可以从字面上直接看出数据的类型和值；而符号常量是用一个标识符来代表一个常量，不能从字面上直接看出数据的类型和值。 用于为语法单位命名的有效字符序列称为标识符。C语言规定标识符只能由字母、数字和下划线三种字符组成，并且不能以数字开头。

6. 合法 非法 _total 1_total test1_2 test1-2 PI hi!there a1 a1 A1 f(x) Int int 注意：大小写敏感，不能用关键字作为标识符（附录Ⅱ）。

7. 符号常量的使用 宏定义命令＃define用来定义一个标识符和一个字符串，在程序中每次遇到该标识符时就用所定义的字符串替换它。这个标识符叫做宏名，替换过程叫做宏替换或宏展开。宏定义命令＃define的一般形式是：  ＃define 宏名 字符串 例如想用PI表示数值3.1415926，就可以用宏定义＃define来说明：  ＃define PI 3.1415926 这样在预编译时，每当在源程序中遇到PI就自动用3.1415926代替，这就是宏展开。

8. 例 求半径为3的圆的周长和面积。 ＃define PI 3.1415926 main( ) {float perimeter,area; perimeter=2*PI*3; area=PI*3*3; printf(“周长=%f,面积=%f\n”,perimeter,area); } 经过宏替换，宏展开为： perimeter=2*3.1415926*3; area=3.1415926*3*3;

9. 注意： （1）宏替换仅是简单地用所说明的字符串来替换对应的 宏名，无实际的运算发生，也不作语法检查。 例如： ＃define PI 3.1415926; … perimeter=2*PI*3; area=PI*3*3; 经过宏替换后， 语句展开为： perimeter=2*3.1415926;*3*3; area=3.1415926; *3*3;  然后经编译将出现语法错误。

10. （2）符号常量的值在其作用域（从定义开始，到源程序（2）符号常量的值在其作用域（从定义开始，到源程序 结束为止）内不能改变。 例如： ＃define PI 3.1415926 … PI=3.14; perimeter=2*PI*3; area=PI*3*3; 经编译将出现语法错误。 （3）在C语言程序中习惯上用大写字母作为宏名。

11. 3.2.2 变量 变量是其值在程序执行过程中可以改变的量。 若有定义 int sum; 则执行语句 sum=0; 后, 它的值为0； 可再执行语句 sum=1; 将它的值变为1。 每个变量都有一个名字，它代表某个存储空间及其所存储的数据。在程序中取变量的值，实际上是通过变量名找到相应的存储单元，从中读取数据。要想把内存中的某段存储单元和一个变量名联系起来， 必须首先对变量进行定义或声明。

12. 1. 变量的定义 变量定义的一般形式： 类型说明符 变量名表； 这里，类型说明符(type)必须是C语言的有效数据类型。 变量名表可以是一个或多个标识符名，中间用逗号分隔， 最后以分号结束。 如：int a,b; float f1,f2; char ch; 这样就在内存中开辟了五个相应的存储单元，这五个单 元在空间上不一定是连续的。

13. 等价于 2. 变量的初始化 变量定义后，相应的存储单元内并没有确定的数据。 因此，使用变量时要先对变量进行初始化。 C语言允许在定义的同时为变量初始化。 如：int a,b; a=2; b=3; int a=2,b=3; 2 3 a b

14. 3. 说明 （1）变量必须先定义后使用。 （2）同一函数内所定义的变量，变量名不能相同。 错误：int a; float a; （3）变量使用时要先初始化，给出相应的初值，可在定 义的同时初始化。 正确：① int a,b; a=b=2; ② int a=2,b=2; 错误：int a=b=2;

15. 3.3 三种基类型数据 3.3.1 整型数据 1. 整型常量的表示方法 （1）十进制整数：用十进制数码表示数，不加前缀。 如：123，-123。 （2）八进制整数：用八进制数码表示数，加前缀0(数字 零)。如：0123，-0123。 （3）十六进制整数：用十六进制数码表示数，加前缀0x 或0X(数字零和字母x(X))。如：0x123，-0X123。 注意：123≠0123≠0x123

16. 2. 整型变量的分类 （1）基本整型(int)：占2个字节 （2）短整型(short int或short)：占2个字节 （3）长整型(long int或long)：占4个字节 这三类前都可以加上修饰符signed或unsigned。 （1）signed：有符号型，最高位为符号位，可缺省。 （2）unsigned：无符号型，最高位为数据位，不可缺省。 如有： int a; unsigned int b; 则a为有符号基本整型，b为无符号基本整型。

17. 无符号型变量由于无符号位，只能存放非负整数。而有符号型变量最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，因此可存放负数。无符号型变量由于无符号位，只能存放非负整数。而有符号型变量最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，因此可存放负数。 int ： -32768 0 32767 unsigned int ： 0 65535 图3.2 int类型和unsigned int类型的取值范围

18. a: 0111 1111 1111 1111 + 0000 0000 0000 0001 b: 1000 0000 0000 0000 符号位 3. 整型数据的溢出 各种整数类型都有各自的取值范围，一旦越出了这个 范围，就不能正确地表示数据，这种情况称为“溢出”。 main( ) {int a,b; a=32767; b=a+1; printf(“%d,%d\n”,a,b); } 编译，运行结果为：32767,-32768

19. a: 1000 0000 0000 0000 - 0000 0000 0000 0001 b: 0111 1111 1111 1111 符号位 main( ) {int a,b; a=-32768; b=a-1; printf(“%d,%d\n”,a,b); } 编译，运行结果为：-32768,32767 注意：常量无unsigned型；整型数据加后缀l或L，表示长 整型常量，即123≠123L。

20. 3.3.2 实型数据 1. 实型常量的表示方法 （1）十进制小数形式：有数字和小数点组成（必须有小 数点）。如：123.0、123.、.123。 （2）指数形式：＜数字＞e(或E)＜整数＞ 正确：12.3e1、1.23E2、1230e-1。 错误：e3、2.1e3.5、.e3、e。 若要表示1.0×103？ 1.0e3或1e3

21. 2. 实型变量的分类 （1）单精度型：float，占4个字节，7位有效数字。 （2）双精度型：double，占8个字节，16位有效数字。 （3）长双精度型：long double，占16个字节。 3. 实型数据的舍入误差（由有效位造成） main( ) {float a,b; a=123456.789e5; b=a+20; printf(“%f\n”,b); }

22. 3.3.3 字符型数据 1. 字符常量 字符常量是用单引号括起来的一个字符。 如：‘a’、‘1’、‘?’等。 注意： （1）大小写敏感：‘a’和‘A’是不同的字符常量。 （2）‘1’和1不同：前者是字符常量，ASCII值为49；后者 为整型常量，值为1。 （3）单引号仅为字符常量的定界符，而非字符常量的一 部分。 （4）单引号内的那个字符不能为单引号、双引号或反斜 杠。

23. 转义字符：以\（反斜杠）开头的字符序列。 ‘\n’: 回车换行符 ‘\r’: 回车符 ‘\t’: 跳过一个8列 ‘\b’: 退格符 ‘\f’: 换页符 ‘\\’: 反斜杠 ‘\’’: 单引号 ‘\”’: 双引号 ‘\ddd’: 八进制数所代表的字符 ‘\xhh’:十六进制数所代表的字符

24. 例 main( ) {printf(“This is a program.\n”)； printf(“\this is\ba\012program.\n”)； printf(“\”first\\second\””)； } 运行结果为： This is a program. his ia program. “first\second”

25. 字符串常量是用一对双引号括起来的字符序列。字符串常量是用一对双引号括起来的字符序列。 2. 字符串常量 系统自动地在每个字符串常量的末尾加一个“字符串结束 标志”（‘\0’）。它是一个空操作符，不做任何操作。 注意： （1）大小写敏感：“a”和“A”是不同的字符常量。 （2）‘1’和“1”不同：前者是字符常量，只包含一个字符； 后者为字符串常量，包含两个字符‘1’和‘\0’。 （3）双引号仅为字符串常量的定界符，而非字符串常量 的一部分。 （4）字符串中要插入双引号，应借助转义字符‘\”’。

26. 3. 字符变量 由于字符型数据和整型数据的存储形式类似，所以两 者在一定范围内可互相通用。 （1）字符型数据和整型数据之间可以进行混合运算。 main( ) {char c; c=‘A’+32; printf(“%c\n”,c); } 运行结果为：a 可见，大小写字母的ASCII码值相差32。

27. 0～255 （2）字符型数据和整型数据可互相赋值；字符型数据可 以用整数形式输出；反之，一定范围内的整数也可以用 字符形式输出。 main( ) {int I; char c; I=‘a’;c=97; printf(“%c,%d\n”,c,c); printf(“%c,%d\n”,I,I); } 运行结果为：a,97 a,97

28. 3.4 运算符和表达式 3.4.1 表达式的基础 1.表达式是由运算符和操作数组成的。依据运算的特征， 可对表达式进行分类。 2.表达式在书写时应该注意遵循C语言表达式书写的原则: (1) C语言的表达式只能采用线性的形式书写。 例如: ① 应写成1.0/3+i+j*j*j。 ② 应写成（a+b）/（c+d）*e+f。

29. (2) C语言的表达式只能使用C语言中合法的运算符和操作数, 对有些操作必须调用库函数完成, 而且运算符不能省略。例如:  ① πr2应写成3.14159*r*r。 ② 应写成0.5*a*b*sin（a）。 ③ |x－y|应写成fabs（x－y）。 ④ y+2X应写成y+pow（2, x）。

30. 3.表达式的计算要考虑运算符的优先级和结合性。3.表达式的计算要考虑运算符的优先级和结合性。 运算符的优先级规定了运算符执行的先后顺序。C语言 将运算符的优先级划分为15级。（附录Ⅲ） 运算符的结合性是指，优先级相同的运算是从左到右进行（左结合性）还是从右至左进行（右结合性）。左结合性是人们习惯的计算顺序。  C语言中, 只有单目运算（！、 ～、 ++、 --、 -、*、 &）、条件运算（？: ）、赋值运算（=、 +=、 -=、 *=、 /=、 %=）的结合性是右结合, 其余运算均为左结合。

31. double float 高 long unsigned 低 int char,short 4.表达式的计算还要考虑类型转换。 一般，各类运算是在相应的同一类型的数据之间进行 的。不同类型数据之间进行运算或数据类型不符合运算 要求时，要进行类型转换。类型转换有自动转换（又称 隐含转换）与强制转换两种方式。 （1）自动转换

32. 横向箭头方向表示必定要进行的转换，纵向箭头方向横向箭头方向表示必定要进行的转换，纵向箭头方向 表示类型自动转换的方向（向高看齐）。 表达式中若有一数据为实型，则计算结果必为double类型。

33. （2）强制转换 强制类型转换通过类型转换运算进行。  格式：(类型名)(表达式) 将表达式的类型强制转换成类型名指定的类型。  如：float x=3.2, y=2.3;  (int)(x+y) 将表达式x+y的值强制转换成整型。 (int) x+y 先将x的值转换成整型，再与y相加。 强制类型转换是暂时性的、一次性的，并不会永久地改变所转换表达式的类型。 如：int a=2;  (double)a 为双精度，a依然为整型量。

34. 3.4.2 算术运算符和算术表达式 1. 基本的算术运算符（+、-、*、/、%） 说明： （1）双目， *、/、% 优先级高于+、- ，左结合性。 （2）两个整型数据相除时，其运算结果也是整数，余数 被截掉。如1/2的结果是0；10/3的结果是3。 例 main( ) {int i=10, j=4;  float f=i/j;  printf(″f=%f\n″, f); } 运行结果为：f=2.000000

35. （3）求余运算符(%)仅用于整型数据，不能用于实型。（3）求余运算符(%)仅用于整型数据，不能用于实型。 它的作用是取整数除法的余数，结果与被除数同号。 如1%2的结果是1；-10%3的结果也是-1。 例 main( ) {int a; float f= -3.5; a=(int)f %10; printf(“a=%d\n”,a); } 运行结果为： a= -3

36. 2. 自增、自减运算符（++、- -） 说明： （1）单目，操作数只能是变量，优先级处于第2级, 右结 合性。如 -i++等价于-(i++)。 （2）有前置、 后置两种方式:  ① ++i 或 - -i ：在使用i 之前，先使i 的值增/减1，俗称先加/减后使用。 ② i++ 或 i- - ：先使用i 的值，然后使i 的值增/减1,俗称先使用后加/减。

37. main( ) {int x, y;  x=10;  y=++x; printf(“%d, %d\n”, x, y);  } 运行结果为：11,11 若将第四行改为：y=x++; 则运行结果为：11,10

38. 将程序改为： main( ) {int x, y; x=y=10; printf(“%d,%d\n”,++x,y++); } 运行结果为：11,10 若将第四行改为：printf( “%d,%d\n”,++x,x++); 则运行结果为：12,10 因为函数参数的求值顺序是自右而左。

39. 3.4.3 赋值运算符和赋值表达式 1. 一般的赋值运算符和复合的赋值运算符 复合的赋值运算符是由赋值运算符和其它双目运算符 组合而成的。如：+ =、- =、* =、/ = 和 % = 。 格式：<变量> <赋值运算符> <表达式或量> 如：int x=0, a, b; a=2; b=a; x+=2; /*等价于x=x+2;*/ x*=a+b; /*等价于x=x*(a+b);*/ 则变量a、b的值都为2，变量x的值为8。

40. 说明： （1）赋值运算符的左侧只能为变量。 非法：1 = a; - a=1; a+b=1; （2）双目，优先级别为14（仅比逗号运算符高），右结 合性。 例 int a=1, b, c; c=b=a ; a += a - =a*a ; /*等价于 a=a - (a*a) ; a=a+a ;*/ 则变量b、c的值都为1，变量a的值为0。

41. （3）当赋值运算符两侧数据的类型不一致，则在赋值时（3）当赋值运算符两侧数据的类型不一致，则在赋值时 要进行类型转换。 ① 实型→整型：取整，舍弃小数部分。 ② 整型→实型：数值不变，以实数形式表示。 ③ 单、双精度实型之间：数值不变，进行有效数字处理。 ④ 各种整型之间：按存储形式进行。 例 float x;  int i；  x=i=3.14159; 则变量i的值为3， 而变量x的值为3.0而不是3， 也不是 3.14159。

42. 3.4.4 逗号运算符和逗号表达式 逗号运算符也称顺序求值运算符，其运算优先级为15， 也是最低的，结合方向是自左至右。逗号运算符把两个 对象“连接起来”，使之成为一个逗号表达式。 其一般形式是： <表达式1>，<表达式2>，…，<表达式n> 逗号表达式的求解过程： 先求解表达式1，再求解表达式2，…，最后求解表达 式n。整个逗号表达式的值是表达式n的值。

43. 例如：  x=(y=3, y+1) 该表达式括号内是逗号表达式，由于结合方向是自左 至右， 先将3赋给y， 然后计算表达式y+1，其值为4。整 个表达式的值为最后一个表达式的值，所以表达式的值 为4，最后将4赋给x。 若表达式改为： x=y=3, y+1 则表达式的值为4，x的值为3。

44. 3.4.5 其它运算符 1. 取地址运算符& 取地址运算是单目运算, 操作数只能是变量, 得到变量 的地址。 2. 求字节数运算符sizeof 求字节数运算是单目运算, 操作数可以是类型名, 也可 以是变量、表达式，用以求得相应类型或数据所占的字 节数。 如：sizeof(int) 值为2 sizeof(‘A’) 值为1 sizeof(123+2L) 值为4 sizeof(“abc\”d\n”) 值为7

45. 3.5 练习 一. 选择题 1. （ ）是C语言提供的合法的数据类型关键字。 A.Float B.signed C.integer D.Char 2. （ ）是非法的C语言转义字符。（多项选择） A.’\t’ B.’\018’ C.’\n’ D.’\0xaa’ 3. （ ）是C语言的正确赋值语句。 A.a=1,b=2 B.a++; C.a=b=5 D.y=int(x); 4. 要求参加运算的数必须是整数的运算符是（ ）。 A./ B.& C.% D.= B B D B C

46. C 5. 执行以下语句后的输出为（ ）。 char ch=‘a’; ch - - ; printf(“%d,%c\n”, ch +’2’ - ’0’, ch +’3’ - ’0’ ); A.b,c B.a - -运算非法，故有语法错 C.98,c D.格式描述和输出项不匹配，输出无定值 6. 以下程序的输出结果是（ ）。 main( ) {int x=10,y=10; printf(“%d %d\n”, x- -, - -y);} A.10 10 B.9 9 C.9 10 D. 10 9 D

47. A 7. 以下程序的输出结果是（ ）。 main( ) {int m=7,n=4; float a=38.4,b=6.4,x; x=m/2+n*a/b+1/2; printf(“%f\n”,x);} A.27.000000 B.27.500000 C.38.000000 D.28.500000 8. 以下程序的输出结果是（ ）。 main( ) {int a=4,b=7; printf(“%d\n”, (a=a+1, a+b, b+1) ); A.5 B.8 C.12 D.无定值 B

48. 1 2 v=0.5*a*t*t 二. 书写表达式 1. v= at2 2. 三. 计算表达式 1. ch=‘a’ + ’8’ – ‘3’ 2. a=2,b=5,a++,b++,a+b 3. a=25/3%3 4. 若有定义 int m=5,y=2; 则 y + = y - = m* = y x1=(-b+sqrt(b*b-4*a*c))/(2*a) ‘f’ 9 2 -16