数据类型与进制转换

char 类型

基础信息

字符型。
单位：一个字节（8 bit 位）。
格式匹配符：
- 数值型：
  - 有符号：%hhd —— char 显示数值专用格式匹配符。
  - 无符号：%hhu —— unsigned char 显示数值专用格式匹配符。
- 字符型：%c
取值范围：
- 有符号：-128 ~ 127
- 无符号：0 ~ 255

程序获取

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
int main(void)
{
    // 获取无符号数取值范围
    printf("char 无符号 min = 0，max = %hhu\n", UCHAR_MAX);
    // 获取有符号数取值范围
    printf("char 有符号 min = %hhd，max = %hhd\n", CHAR_MIN, CHAR_MAX);
    // 获取 char 占用的字节数
    printf("char 大小 = %u\n", sizeof(char));
    // 获取 unsigned char 占用的字节数
    printf("unsigned char 大小 = %u\n", sizeof(unsigned char));
    return 0;
}

ASCII 码

char 类型数据，数值对应一个 ASCII 码。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    char ch = 'A';  // 定义变量 ch， 指定初值为 'A';
    printf("ch = %c\n", ch);  // c: character  %c 用来显示字符的 格式匹配符。
    ch = 'm';   // 给变量ch 赋值成 'm', 覆盖 原来的 'A';
    printf("ch = %c\n", ch);
    ch = 97;    // 使用 范围内的数值 97 ，给 ch 赋值。
    printf("ch = %c\n", ch);  // 将数值97，按照字符格式打印输出。
    ch = 98;    // 使用 范围内的数值 98 ，给 ch 赋值。
    printf("ch = %c\n", ch);  // 将数值98，按照字符格式打印输出。
    return 0;
}

ASCII 表说明

0 ~ 32 的 ASCII 码对应的字符都不可见。
常用的 ASCII 码：
- 'a'：ASCII 码值 97
- 'A'：ASCII 码值 65
- '0'：ASCII 码值 48
- '\n'：ASCII 码值 10
- '\t'：制表符，tab 键对应的字符（ASCII 码值 9）
- '\0'：ASCII 码值 0

练习：将大写字母转换成小写字母

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    char ch = 'R';  // char 变量定义
    printf("R 转换的小写为：%c\n", ch+32);  //ch+32 表达式，对应格式匹配符 %c
    char ch2 = 'h'; // char 变量定义
    printf("h 转换的大写为：%c\n", ch2-32); //ch2-32 表达式，对应格式匹配符 %c
    char ch3 = '5';
    // 借助字符5， 利用 ASCII特性，打印出 字符9
    printf(" 打印字符9 = %c\n", ch3+4);
    return 0;
}

转义字符

练习：

在一个 printf 函数中，打印输出 hello 换行 world 换行。
一个 printf 中打印 hello（一个 tab 缩进）world 换行。

说明：

'/'：自右向左划，叫做“斜杠”。
'\'：自左向右划，叫做“反斜杠”。——是转义字符。

转义字符的作用：

将普通字符，转换为特殊意。
- 如：'\n'：这是一个字符，代表换行。
- 如：'\t'：这是一个字符，代表一个制表符。
将特殊字符，还原成本身意。
- 如：\\n：这样就将一个字符 '\n'，还原成两个字符：'\' 和 'n'。

hello 换行 world 换行的两种方法：

// 方法1
int main(void)
{
    printf("hello\nworld\n");
    return 0;
}
// 方法2
int main(void)
{
    char ch = '\n';  //定义ch变量，初值为'\n'
    printf("hello%cworld%c", ch, ch); // 等价于 printf("hello\nworld\n");
    return 0;
}

hello（tab）world 换行：

int main(void)
{
    char ch1 = '\t';  // 实现 一个tab缩进
    char ch2 = '\n';  // 实现 一个换行。

    printf("hello%cworld%c", ch1, ch2);
    return 0;
}

练习：将特殊字符转换成本身意。

题目：屏幕上严格输出如下内容：【 '\n' 的值是 10】，要求显示时要有 ' '。

int main(void)
{
    printf("'\\n'的值是 %hhd", '\n');
    return 0;
}

实型（浮点型）【了解】

用于显示小数。

基础信息

float：单精度浮点型。%f，大小 4 字节（可以使用 sizeof() 求取）。
- 4.35 默认会被编译器理解为 double 类型。
- float v = 4.567f; 编译器理解为 float。
- %f 格式匹配符，默认保留 6 位小数。
double：双精度浮点型。%lf，大小 8 字节。
- double d = 5.68;

取值范围

使用头文件 #include <float.h> 获取浮点型取值范围。

int main(void)
{
    printf("float 范围：%f ~ %f\n", FLT_MIN, FLT_MAX);
    printf("double 范围：%lf ~ %lf\n", DBL_MIN, DBL_MAX);
    return 0;
}

精度问题

float 类型：精度 6~7 位：
- 整数部分 + 小数部分 ≤ 6 位，准确。
- 整数部分 + 小数部分 == 7 位，可能准确，也可能不准确。
- 整数部分 + 小数部分 > 7 位，不准确。
double 类型：精度 15~16 位：
- 整数部分 + 小数部分 ≤ 15 位，准确。
- 整数部分 + 小数部分 == 16 位，可能准确，也可能不准确。
- 整数部分 + 小数部分 > 16 位，不准确。
不同平台（操作系统），对应 float、double 类型实现的精度有可能不同。以上是 Windows 下特性。
float 和 double 不存在“无符号”类型。

bool 类型

C 语言原来没有 bool 类型。C99 标准中新增了 bool 类型。C++ 自带 bool 类型。

用处，表示：

好、坏
真、假
对、错
是、否

取值：

true —— 真 —— 1
false —— 假 —— 0

C 语言使用 bool 的条件：

编译器要支持 c99 标准。
导入 #include <stdbool.h>

bool 类型的大小：1 字节（sizeof() 求取）。

bool 没有专用的格式匹配符，打印时使用 %d 来打印。

int main(void)
{
    bool aa = true;  // 定义bool 类型变量 aa ， 初值为 true == 1
    printf("aa = %d\n", aa);
    aa = false;  // 给 bool 类型变量 aa 赋值为 false == 0
    printf("aa = %d\n", aa);
    return 0;
}

进制和转换

计算机只使用 2 进制。8 进制、10 进制、16 进制统统都是给人类用的！！！

存储知识

1 bit 位就是一个二进制位，存 0 或 1。
一个字节（Byte）1B = 8 bit 位。
“内存单元”是计算机内存存储的最小单位，一个内存单元 == 1 字节。
1KB = 1024B
1MB = 1024KB
1GB = 1024MB
1TB = 1024GB

2 进制

取值 1 或 0。逢 2 进 1，借 1 当 2。
没有格式匹配符。
10 转 2：除 2 反向取余法。
2 转 10：掌握 2^0 ~ 2^10 各自的取值：

幂	值	幂	值
2^0	1	2^6	64
2^1	2	2^7	128
2^2	4	2^8	256
2^3	8	2^9	512
2^4	16	2^10	1024
2^5	32

计算方法：对应二进制位，有 1 累加 2 的指数次幂值，有 0 略过。

11101 —— 29
10110 —— 2 + 4 + 16 = 22

8 进制

逢 8 进 1，借 1 当 8。
取值：0/1/2/3/4/5/6/7，最大值 7。
格式匹配符：%o 和 %#o
表示语法：0 开头。
8 进制 → 10 进制：
- 056 == 8^0 × 6 + 8^1 × 5 = 6 + 40 = 46
- 0123 = 8^0 × 3 + 8^1 × 2 + 8^2 × 1 = 3 + 16 + 64 = 83
10 进制 → 8 进制：除 8 反向取余法。135 —— 0207
8 转 2：将 8 进制数，自左向右，每一位用 421 码展开。
- 练习：056 —— 101110；04735 —— 1001 1101 1101；053261 —— 101 0110 1011 0001
2 转 8：自右向左，每 3 个二进制位一组，不足 3 位补 0。
- 1101010101111010 → 分组：1 101 010 101 111 010 → 补齐：001 101 010 101 111 010 → 八进制数为：0152572
- 10110111011 → 分组：10 110 111 011 → 补齐：010 110 111 011 → 八进制数为：02673

16 进制

逢 16 进 1，借 1 当 16。
取值：0~9，10-A/a，11-B/b，12-C/c，13-D/d，14-E/e，15-F/f，最大值 F/f。
格式匹配符：%x 或 %#x
表示语法：0x 开头。
16 进制 → 10 进制：将每一个 16 进制位展开相加得 10 进制。
10 进制 → 16 进制：除 16 反向取余法。37：0x25；43：0x2B
16 转 2：将 16 进制数，自左向右，每一位用 8421 码展开。
- 0xFAC12：1111 1010 1100 0001 0010
2 转 16：自右向左，每 4 个二进制位一组，不足 4 位补 0。
- 101001011101011001 → 分组：10 1001 0111 0101 1001 → 补齐：0010 1001 0111 0101 1001 → 16 进制数为：0x29759
- 1110110100111101 → 分组：1110 1101 0011 1101 → 补齐：1110 1101 0011 1101 → 16 进制数为：0xED3D

小结

使用频率最高的是 10 进制，次高的是 16 进制。

int m = 0x15F4;
int n = 0345;
int k = 0101101;

不能直接将变量值赋值为 2 进制。
上述的赋值，会被编译器理解为 8 进制数。

常用的格式匹配符

格式匹配符	说明
%d	有符号十进制整数（int）
%c	字符
%x	十六进制整数
%u	无符号十进制整数
%s	字符串（后续课程讲，打印字符串）
%o	八进制整数
%#o	八进制整数（带前缀 0）
%#x	十六进制整数（带前缀 0x）
%hhd	signed char（数值）
%hd	short
%ld	long
%lld	long long
%hhu	unsigned char（数值）
%hu	unsigned short
%lu	unsigned long
%llu	unsigned long long
%f	float
%lf	double

进制输出示例：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int a = 56;  // 10进制数作a变量初始化。 —— 定义。
    printf("10进制：a = %d\n", a);
    printf("8进制：a = %o\n", a);
    printf("8进制：a = %#o\n", a); //在%和x中间添加#，可以在输出时，显示8进制前缀。
    printf("16进制：a = %x\n", a);
    printf("16进制：a = %#x\n", a);  //在%和x中间添加#，可以在输出时，显示16进制前缀。
    return 0;
}

编码和存储

无符号存储

unsigned int a = 12;  // 占用 4 字节 32 个 bit位存储。
空间：00000000 00000000 00000000 00000000  ———— 4 字节。
存储：00000000 00000000 00000000 00001100

unsigned short b = 15;  //占用 2 字节 16 个 bit位存储。
空间：00000000 00000000   ———— 2 字节。
存储：00000000 00001111

有符号存储

需要拿出一个二进制位，专门存储符号，标识正、负。
选用最高位为符号位。
- 正：0
- 负：1

有符号正数

采用“源码”存储。

int a = 5;
空间：0 0000000 00000000 00000000 00000000
存储：0 0000000 00000000 00000000 00000101   --- 表示存储正数 5 。

有符号负数

有符号的负数，采用“补码”存储。

源码：数值的二进制位直接存储。
反码：符号位不变，将其余数值位取反。
补码：反码 + 1。

int b = -33;
空间：0 0000000 00000000 00000000 00000000
源码：1 0000000 00000000 00000000 00100001
反码：1 1111111 11111111 11111111 11011110
补码：1 1111111 11111111 11111111 11011111  —— 负33 在计算机中实际的存储形式。

小结

int —— 4 字节 —— 32 bit 位
- 有符号：31 个数值位。取值范围 -2^31 ~ 2^31 - 1 → -2147483648 ~ +2147483647
- 无符号：32 个数值位。取值范围 0 ~ 2^32 - 1 → 0 ~ 4294967295
short —— 2 字节 —— 16 bit 位
- 有符号：15 个数值位。取值范围 -2^15 ~ 2^15 - 1 → -32768 ~ 32767
- 无符号：16 个数值位。取值范围 0 ~ 2^16 - 1 → 0 ~ 65535

因此，知道数据类型占用内存的大小，就能算出该类型无符号数、有符号数对应的取值范围。

数据溢出

📷（此处原文为配图，略）

不常用关键字

📷（此处原文为配图，略）

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实型（浮点型）【了解】​

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有符号正数​

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