第3章 数据类型、运算符与表达式 3.1 程序设计概述

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1 第3章 数据类型、运算符与表达式 3.1 程序设计概述
第3章 数据类型、运算符与表达式 3.1 程序设计概述 3.2 C语言的数据类型 3.3 常量和变量 3.4 整型数据 3.5 实型数据 3.6 字符型数据 3.7 算术运算与算术表达式 赋值运算与赋值表达式 C语言特有的运算和运算符 [Return]

2 3.1 程序设计概述 一个程序应包括对数据的描述和对数据处理的描述。 ．对数据的描述，即数据结构。数据结构是计算机学科的核心课程之一，有许多专门著作论述，本课程就不再赘述。 在C语言中，系统提供的数据结构，是以数据类型的形式出现的。 对数据处理的描述，即计算机算法。算法是为解决一个问题而采取的方法和步骤，是程序的灵魂。为此，著名计算机科学家沃思（Nikiklaus Wirth）提出一个公式： 数据结构 + 算法 = 程序 实际上，一个程序除了数据结构和算法外，还必须使用一种计算机语言，并采用结构化方法来表示。 [Return]

3 3.2 C语言的数据类型 C语言提供的数据结构，是以数据类型形式出现的。具体分类如下： 1.基本类型
分为整型、实型（又称浮点型）、字符型和枚举型四种。 3.构造类型 分为数组类型、结构类型和共用类型三种。 3.指针类型。在第9章中介绍。 4.空类型 C语言中的数据，有常量和变量之分，它们分别属于上述这些类型。 本章将介绍基本类型中的整型、实型和字符型三种数据。 [Return]

4 3.3 常量和变量 3.3.1 常量 1.常量的概念 在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。 3.常量的分类 （1）整型常量
3.3 常量和变量 常量 常量的概念 在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。 常量的分类 （1）整型常量 （2）实型常量 （3）字符常量。 （4）符号常量。 常量的类型，可通过书写形式来判别。 变量 1.变量的概念 在程序运行过程中，其值可以被改变的量称为变量。 3.变量的两个要素

5 （1）变量名。每个变量都必须有一个名字──变量名，变量命名遵循标识符命名规则。
（2）变量值。在程序运行过程中，变量值存储在内存中。在程序中，通过变量名来引用变量的值。 ３.标识符命名规则 （1）有效字符：只能由字母、数字和下划线组成，且以字母或下划线开头。 （2）有效长度：随系统而异，但至少前８个字符有效。如果超长，则超长部分被舍弃。 例如，由于student_name和student_number的前８个字符相同，有的系统认为这两个变量，是一回事而不加区别。 在TC V3.0中，变量名（标识符）的有效长度为１～３２个字符，缺省值为３２。

6 （3）C语言的关键字不能用作变量名。 注意：C语言对英文字母的大小敏感，即同一字母的大小写，被认为是两个不同的字符。 习惯上，变量名和函数名中的英文字母用小写，以增加可读性。 思考题：在C语言中，变量名total与变量名TOTAL、ToTaL、tOtAl等是同一个变量吗？ 标识符命名的良好习惯──见名知意： 所谓“见名知意”是指，通过变量名就知道变量值的含义。通常应选择能表示数据含义的英文单词（或缩写）作变量名，或汉语拼音字头作变量名。 例如，name/xm（姓名）、sex/xb（性别）、age/nl（年龄）、salary/gz（工资）。

7 4.变量的定义与初始化 在Ｃ语言中，要求对所有用到的变量，必须先定义、后使用；且称在定义变量的同时进行赋初值的操作为变量初始化。 （1）变量定义的一般格式 [存储类型] 数据类型 变量名[, 变量名2……]; 例如，float radius, length, area; （2）变量初始化的一般格式 [存储类型] 数据类型 变量名[=初值][, 变量名2[=初值2]……]; 例如，float radius, length, area=3.5; [Return]

8 3.4 整型数据 3.4.1 整型变量 1.分类 根据占用内存字节数的不同，整型变量又分为４类： （1）基本整型（类型关键字为int）。
3.4 整型数据 整型变量 分类 根据占用内存字节数的不同，整型变量又分为４类： （1）基本整型（类型关键字为int）。 （2）短整型（类型关键字为short [int]）。 （3）长整型（类型关键字为long [int]）。 （4）无符号整型。无符号型又分为无符号基本整型（unsigned [int]）、无符号短整型（unsigned short）和无符号长整型（unsigned long）三种，只能用来存储无符号整数。 3.占用内存字节数与值域 上述各类型整型变量占用的内存字节数，随系统而异。在16位操作系统中，一般用２字节表示一个int型变量，且long型（４字节）≥int型（２字节）≥short型（２字节）。

9 显然，不同类型的整型变量，其值域不同。占用内存字节数为n的（有符号）整型变量，其值域为：-2n. 8-1~（2n
显然，不同类型的整型变量，其值域不同。占用内存字节数为n的（有符号）整型变量，其值域为：-2n*8-1~（2n*8-1-1）；无符号整型变量的值域为：0~（2n*8-1）。 例如，PC机中的一个int型变量，其值域为-22*8-1~（22*8-1-1），即-32768~32767；一个unsigned型变量的值域为：0~（22*8-1），即0~65535。 整型常量 １.三种表示形式 整型常量即整常数，在Ｃ语言中可用三种形式表示： （1）十进制。例如10、36。 （2）八进制（以数字０开头）。例如012。 （3）十六进制（以数字０+小写字母x开头）。例如0x36。

10 [Return] 3.分类 （1）基本整型。在16位机中，用2字节存储，其数据范围与int型变量一样。
（2）长整型（在数值后面加“L（l）”）。对超出基本整型值域的整型常量，可使用长整型常量表示，其取值范围可达-２３１-（２３１-１）。例如，123l、315Ｌ等。 ３.类型匹配规则 类型匹配规则为：一个整型常量，可以赋给能容纳下其值的整型变量。 例如，其值在-２１５--（２１５-１）的整型常量，可以赋给int型变量和long int型变量；其值在-２３１--（２３１-１）的整型常量，就只能赋给long int型变量。 注意：常量无unsigned型。但一个非负整型常量，只要它的值不超过相应变量的值域（即取值范围），也可以赋给unsigned型变量。 [Return]

11 3.5 实型数据 实型变量 Ｃ语言的实型变量，分为两种： （1）单精度型。类型关键字为float，一般占４字节（３２位）、提供７位有效数字。 （2）双精度型。类型关键字为double，一般占８个字节、提供15~16位有效数字。 实型常量 １.表示形式 实型常量即实数，在Ｃ语言中又称浮点数，其值有两种表达形式： （1）十进制形式。例如3.14、9.8。 （2）指数形式：<尾数>E（e）<整型指数>。例如3.0Ｅ+5等。 关于类型 实型常量不分float型和double型。一个实型常量，可以赋给一个实型变量（float型或double型）。 [Return]

12 3.6 字符型数据 3.6.1 字符常量 1.字符常量的定义 用一对单引号括起来的单个字符，称为字符常量。 例如，‘A’、‘１’、‘＋’等。
3.6 字符型数据 字符常量 1.字符常量的定义 用一对单引号括起来的单个字符，称为字符常量。 例如，‘A’、‘１’、‘＋’等。 3.转义字符 Ｃ语言还允许使用一种特殊形式的字符常量，就是以反斜杠“\ ”开头的转义字符。 注意：如果反斜杠或单引号本身作为字符常量，必须使用转义字符：‘\\’、‘\’‘。 [案例3.1] 用转义字符输出可打印字符和不可打印字符。 /*案例代码文件名：AL2_1.C*/ /*程序功能：用转义字符输出可打印字符和不可打印字符*/

13 字符变量的类型关键字为char，一般占用1字节内存单元。
main() { printf(“\x4F\x4B\x21\n”); /* 等价于printf(“OK!\n”); */ printf(“\x15 \xAB\n”); } 程序运行结果如下： ＯＫ！ § ½ [程序演示] 字符变量 字符变量的类型关键字为char，一般占用1字节内存单元。 1.变量值的存储 字符变量用来存储字符常量。将一个字符常量存储到一个字符变量中，实际上是将该字符的ASCII码值（无符号整数）存储到内存单元中。 例如， char ch1, ch2; /*定义两个字符变量：ch1，ch2*/ ch1=’a’; ch2=’b’; /*给字符变量赋值*/

14 3.特性 字符数据在内存中存储的是字符的ASCII码── 一个无符号整数，其形式与整数的存储形式一样（如图2-4所示），所以Ｃ语言允许字符型数据与整型数据之间通用。 （1）一个字符型数据，既可以字符形式输出，也可以整数形式输出。 [案例3.2] 字符变量的字符形式输出和整数形式输出。 /*案例代码文件名：AL2_3.C*/ /*程序功能：用字符形式和整数形式输出字符变量*/ main() { char ch1,ch2; ch1='a'; ch2='b'; printf(“ch1=%c,ch2=%c\n”,ch1,ch2); printf(“ch1=%d,ch2=%d\n”,ch1,ch2); } 程序运行结果： ch1=a,ch2=b ch1=97,ch2= [程序演示]

15 （2）允许对字符数据进行算术运算，此时就是对它们的ASCII码值进行算术运算。
[案例3.3] 字符数据的算术运算。 /*案例代码文件名：AL2_3.C*/ /*程序功能：字符数据的算术运算*/ main() { char ch1,ch2; ch1=‘a’; ch2=‘B’; /*字母的大小写转换*/ printf(“ch1=%c,ch2=%c\n”,ch1-32,ch2+32); /*用字符形式输出一个大于256的数值*/ printf("ch1+200=%d\n", ch1+200); printf("ch1+200=%c\n", ch1+200); printf("ch1+256=%d\n", ch1+256); printf("ch1+256=%c\n", ch1+256); }

16 思考题：用字符形式输出一个大于256的数值，会得到什么结果？
程序运行结果： ch1=A,ch2=b ch1+200=297 ch1+200=) ch1+256=353 ch1+256=a [程序演示] 思考题：用字符形式输出一个大于256的数值，会得到什么结果？ 字符串常量 1.字符串常量的概念和字符串长度 字符串常量是用一对双引号括起来的若干字符序列。 字符串中字符的个数称为字符串长度。长度为0的字符串（即一个字符都没有的字符串）称为空串，表示为“ ” （一对紧连的双引号）。

17 C语言规定：在存储字符串常量时，由系统在字符串的末尾自动加一个‘\0’作为字符串的结束标志。
例如，“How do you do.”、“Good morning.”等，都是字符串常量，其长度分别为14和13（空格也是一个字符）。 如果反斜杠和双引号作为字符串中的有效字符，则必须使用转义字符。 例如：（1）C:\msdos\v6.22 → "C:\\msdos\\v6.22" （2）I say:"Goodbye!" → "I say:\"Goodbye!\"“ 3.字符串的存储 C语言规定：在存储字符串常量时，由系统在字符串的末尾自动加一个‘\0’作为字符串的结束标志。 注意：在源程序中书写字符串常量时，不必加结束字符‘\0’，否则画蛇添足。 如果有一个字符串为“CHINA”，则它在内存中的实际存储如下所示： 最后一个字符'\0'是系统自动加上的，它占用６字节而非５字节内存空间。 C H I N A \0

18 [Return] 综上所述，字符常量'A'与字符串常量"A"是两回事： （1）定界符不同：字符常量使用单引号，而字符串常量使用双引号；
（2）长度不同：字符常量的长度固定为1，而字符串常量的长度，可以是0，也可以是某个整数； （3）存储要求不同：字符常量存储的是字符的ASCII码值，而字符串常量，除了要存储有效的字符外，还要存储一个结束标志’\0’。 [Return]

19 3.7 算术运算与算术表达式 在Ｃ语言中，除控制语句和输入输出函数外，其它所有基本操作都作为运算符处理。
3.7 算术运算与算术表达式 在Ｃ语言中，除控制语句和输入输出函数外，其它所有基本操作都作为运算符处理。 1.五种基本算术运算符 、-（减法/取负）、*、/、%（求余数） （1）关于除法运算/ C语言规定：两个整数相除，其商为整数，小数部分被舍弃。例如，5 / 2 = 2。 （2）关于求余数运算％ 要求两侧的操作数均为整型数据，否则出错。 表达式和算术表达式 （1）表达式的概念 用运算符和括号将运算对象（常量、变量和函数等）连接起来的、符合Ｃ语言语法规则的式子，称为表达式。

20 单个常量、变量或函数，可以看作是表达式的一种特例。将单个常量、变量或函数构成的表达式称为简单表达式，其它表达式称之为复杂表达式。
（2）算术表达式的概念 表达式中的运算符都是算术运算符。例如，3 + 6 * 9、(x + y) / 2 - 1等，都是算术表达式。 良好的源程序书写习惯：在表达式中，在双目运算符的左右两侧各加一个空格，可增强程序的可读性。 请比较表达式“ (x + y) / 2 – 1”与“(x+y)/2–1”，您认为哪个的可读性更好一些？ 3.运算符的优先级与结合性 （1）Ｃ语言规定了运算符的优先级和结合性。 所谓结合性是指，当一个操作数两侧的运算符具有相同的优先级时，该操作数是先与左边的运算符结合，还是先与右边的运算符结合。

21 自左至右的结合方向，称为左结合性。反之，称为右结合性。
结合性是Ｃ语言的独有概念。除单目运算符、赋值运算符和条件运算符是右结合性外，其它运算符都是左结合性。 （2）表达式求值 1）按运算符的优先级高低次序执行。例如，先乘除后加减。 2）如果在一个运算对象（或称操作数）两侧的运算符的优先级相同，则按Ｃ语言规定的结合方向（结合性）进行。 例如，算术运算符的结合方向是“自左至右”，即：在执行“a – b + c”时，变量b先与减号结合，执行“a - b”；然后再执行加c的运算。

22 4.数据类型转换 （1） 在Ｃ语言中，整型、实型和字符型数据间可以混合运算（因为字符数据与整型数据可以通用）。 如果一个运算符两侧的操作数的数据类型不同，则系统按“先转换、后运算”的原则，首先将数据自动转换成同一类型，然后在同一类型数据间进行运算。转换规则如图2-5所示。 1）横向向左的箭头，表示必须的转换。char和short 型必须转换成 int 型，float型必须转换成double型。 2）纵向向上的箭头，表示不同类型的转换方向。 例如，int型与double型数据进行混合运算，则先将int型数据转换成double型，然后在两个同类型的数据间进行运算，结果为double型。 注意：箭头方向只表示数据类型由低向高转换，不要理解为int型先转换成unsigned型，再转换成long型，最后转换成double型。

23 [Return] （2）除自动转换外，Ｃ语言也允许强制转换。 数据类型强制转换的一般格式为： (要转换成的数据类型)(被转换的表达式)
当被转换的表达式是一个简单表达式时，外面的一对圆括号可以缺省。 例如， (double)a （等价于(double)(a)) /*将变量a的值转换成double型*/ (int)(x + y) /*将x+y的结果转换成int型*/ (float)5 / 2（等价于(float)(5)/2） /*将5转换成实型，再除以2（=3.5）*/ (float)(5 / 2) /*将5整除2的结果（2）转换成实型（3.0）*/ 注意：强制转换类型得到的是一个所需类型的中间量，原表达式类型并不发生变化。例如，(double)a 只是将变量a的值转换成一个double型的中间量，其数据类型并未转换成double型。 [Return]

24 3.8 赋值运算与赋值表达式 1.赋值运算 赋值符号“=”就是赋值运算符，它的作用是将一个表达式的值赋给一个变量。
赋值运算与赋值表达式 1.赋值运算 赋值符号“=”就是赋值运算符，它的作用是将一个表达式的值赋给一个变量。 赋值运算符的一般形式为： 变量 = 赋值表达式 例如，x = y = (float)5 / 2 如果表达式值的类型，与被赋值变量的类型不一致，但都是数值型或字符型时，系统自动地将表达式的值转换成被赋值变量的数据类型，然后再赋值给变量。 思考题：假设变量num的数据类型为float，其值为3.5，则执行“num = (int)num”后，num的值等于多少？

25 复合赋值运算符是由赋值运算符之前再加一个双目运算符构成的。 复合赋值运算的一般格式为： 变量 双目运算符 = 表达式 └──┬──┘
3.复合赋值运算 复合赋值运算符是由赋值运算符之前再加一个双目运算符构成的。 复合赋值运算的一般格式为： 变量 双目运算符 = 表达式 └──┬──┘ 复合赋值运算符 它等价于：变量 = 变量 双目运算符 (表达式)。 当表达式为简单表达式时，表达式外的一对圆括号才可缺省，否则可能出错。 例如，x += /* 等价于x=x+3 */ y *= x + 6 /* 等价于y=y*(x+6)，而不是y=y*x+6 */ C语言规定的10种复合赋值运算符如下： +=，-=，*=，/=，%=； /*复合算术运算符（5个）*/ &=，^=，|=，<<=，>>=； /*复合位运算符（5个）*/

26 [Return] 3.赋值表达式 由赋值运算符或复合赋值运算符，将一个变量和一个表达式连接起来的表达式，称为赋值表达式。 （1）一般格式
变量 （复合）赋值运算符 表达式 （2）赋值表达式的值 任何一个表达式都有一个值，赋值表达式也不例外。被赋值变量的值，就是赋值表达式的值。 例如，“a = 5”这个赋值表达式，变量a的值“５”就是它的值。 [Return]

27 3.9 C语言特有的运算和运算符 3.9.1 自增（++）、自减（--）运算 作用 自增运算使单个变量的值增１，自减运算使单个变量的值减１。 用法与运算规则 自增、自减运算符都有两种用法： （1）前置运算──运算符放在变量之前：＋＋变量、－－变量 先使变量的值增（或减）１，然后再以变化后的值参与其它运算，即先增减、后运算。 （2）后置运算──运算符放在变量之后：变量＋＋、变量－－ 变量先参与其它运算，然后再使变量的值增（或减）１，即先运算、后增减。

28 [案例3.4] 自增、自减运算符的用法与运算规则示例。
/*案例代码文件名：AL2_4.C*/ /*程序功能：自增、自减运算符的用法与运算规则示例*/ main() { int x=6, y; printf("x=%d\n",x); /*输出x的初值*/ y = ++x; /*前置运算*/ printf("y=++x: x=%d,y=%d\n",x,y); y = x--; /*后置运算*/ printf("y=x--: x=%d,y=%d\n",x,y); } 程序运行结果： x=6 y=++x: x=7,y=7 y=x--: x=6,y=7 [程序演示]

29 思考题：如果将案例“y=++x;”语句中的前置运算改为后置（y=x++;），“y=x--;”语句中的后置运算改为前置（y=--x;），程序运行结果会如何？
3.说明 （1）自增、自减运算，常用于循环语句中，使循环控制变量加（或减）１，以及指针变量中，使指针指向下（或上）一个地址。 （2）自增、自减运算符，不能用于常量和表达式。 例如，5++、--(a+b)等都是非法的。 （3）在表达式中，连续使同一变量进行自增或自减运算时，很容易出错，所以最好避免这种用法。 逗号运算（，）及其表达式 Ｃ语言提供一种用逗号运算符“，”连接起来的式子，称为逗号表达式。逗号运算符又称顺序求值运算符。

30 [Return] 1.一般形式 表达式１, 表达式２, ……, 表达式n 3.求解过程
例如，逗号表达式“a = 3 * 5, a * 4”的值=60：先求解a = 3 * 5，得a=15；再求a * 4 = 60，所以逗号表达式的值=60。 又例如，逗号表达式“(a = 3 * 5, a * 4), a + 5”的值=20：先求解a = 3 * 5，得a=15；再求a * 4=60；最后求解a + 5=20，所以逗号表达式的值=20。 注意：并不是任何地方出现的逗号，都是逗号运算符。很多情况下，逗号仅用作分隔符。 [Return]