7.1 整数类型

两种类型:

有符号数: 使用补码表示, 需要最高位作为符号位.
无符号数: 使用原码表示, 只能表示正整数.

特性	说明	代码
类型实际长度是不确定的	由机器和编译器决定, 但是通常: 1. int: 32位 2. short: 16位 3. long: 64位可以通过`<limits.h>`头查看长度定义的宏
整型	`int` `unsigned int`
短整型	`short` `short int` `unsigned short int`
长整型	`long` `long int` `unsigned long int`
超长型 #C99	`long long` `unsigned long long` 长度: 至少64位
整数常量数制 (立即数)	三个类型: 1. 十进制: 一定不能以0开头 2. 八进制: 以0开头 3. 十六进制: 以0x开头 (字母可以随意大小写)
整数常量存储	后缀: 1. `21L`表示作为长整数存储 2. `15U`表示作为无符号常量存储 3. `455UL`表示作为无符号长整数存储 4. `345LL`表示超长整数 #C99 整数常量自动类型匹配(编译器): 5. int (如果是8或者16进制多匹配unsigned int) 6. long int 7. unsigned long int
整数溢出	两种情况: 1. 操作数有符号: 未定义行为 2. 操作数无符号: 对$2^n$取模, $n$为类型位长	`unsigned short情况下: 65535 + 1 = 0`

7.1.5 读写整数

读写对应的整数需要补充转换说明符

类型	说明符
无符号整数	1. `%u`表示十进制无符号整型 2. `%o`表示八进制无符号整型 3. `%x`表示十六进制无符号整型
短整型修饰符	`h`: `%hd` `%hu` `%ho` `%hx`
长整型修饰符	`l`: `%ld` `%lu` `%lo` `%lx`

(程序) 数列求和

将数列元素换成长度更长的类型, 防止溢出, 但是需要修改相应的scanf转换说明符

sum2.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    long n, sum = 0;

    printf("This program sums a series of integers.\n");
    printf("Enter integers (0 to terminate): ");

    scanf("%ld", &n);
    while (n != 0) {
        sum += n;
        scanf("%ld", &n);
    }
    printf("The sum is: %ld\n", sum);

    return 0;
}

运行:

This program sums a series of integers.
Enter integers (0 to terminate): 10000 20000 30000 0
The sum is: 60000

7.2 浮点类型

特性	说明	代码
浮点类型	1. float: 单精度浮点数 (一般32位) 2. double: 双精度浮点数 (默认类型, 一般64位) 3. long double: 扩展精度浮点数 (80或128)
浮点常量 (立即数)	小数计数法: `57.0` `57.` 科学计数法: `57e0` `5.7e1` `570.e-1` 后缀: 1. float: `f`或者`F` 2. long double: `l`或者`L`

7.2.2 读写浮点数

特性	说明
float	`%e` `%f` `%g`
double	`%le` `%lf` `%lg`
long double	`%Le` `%Lf` `%Lg`

7.3 字符类型

特性	说明	代码
字符集	使用ASCII
类型	char默认有无符号是不确定的, 根据编译器定义. 所以最好显式定义有无符号: `signed char`: `unsigned char`:
字符常量 (立即数)	整数型: `char a = 1;` 字符型: `char b = 'B'`
转义序列	常用的: 换行: `\n` 水平制表符: `\t` 问号: `\?` 单双引号: `'` `"`	wiki链接: [(C语言程序设计-现代方法) Chapter3-格式化输入和输出#3 1 2 转义序列]((C语言程序设计-现代方法) Chapter3-格式化输入和输出#3 1 2 转义序列 "wikilink")
数字转义序列	八进制转义序列: `'\EE'` 十六进制转义序列: `'\xHH'`
常用函数	小写->大写: `ch = toupper(ch)`	所在库: `<ctype.h>`

7.3.3 算数类型

整数类型和浮点类型通常为算数类型, 以下是对比C89和C99之间的算数类型范围的差别

C89	C99
1. 整数类型: 1. 字符类型: char 2. 有符号整型: signed char, short, int, long 3. 无符号整型: unsigned char, unsigned shor, unsigned int, unsigned long 4. 枚举类型	1. 整数类型: 1. 字符类型: char 2. 有符号整型: signed char, short, int, long, long long 3. 无符号整型: unsigned char, unsigned shor, unsigned int, unsigned long, unsigned long long, _Bool 4. 枚举类型
2. 浮点类型: float, double, long double	1. 浮点类型: 1. 实数浮点类型: float, double long double 2. 复数类型: float_Complex, double_Complex, long double_Complex

7.3.6 scanf和printf读写字符

scanf("%c", &ch);
printf("%c", ch);

特殊点: 读取char数据时不会跳过空白符(空格, 换行), 如果缓冲区中保留了空白符 (比如: 上次调用了scanf读取一个整数, 缓冲区中残留了换行符), 那么ch会读取到一个换行符.

解决方法:

// 方法一: 前方加入空格, 表示跳过空白符

scanf(" %c", &ch);

// 方法二: 使用getchar()读取缓冲区, 直到无残留

do {
    scanf("%c", &ch);
} while (ch != '\n');

// 或者

do {
    ch = getchar();
} while (ch != '\n');

// 惯用法

while (getchar() != '\n');

7.3.7 getchar和putchar读写字符

特性:

返回值类型: int
不会跳过空白符
由于是宏实现, 开销较低

putchar(ch);

ch = getchar();

(程序) 获取字符串长度

length.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char ch;
    int len = 0;

    printf("Enter a message: ");
    ch = getchar();
    while (ch != '\n') {
        len++;
        ch = getchar();
    }

    printf("Your message was %d chracter(s) long.\n", len);

    return 0;
}

精简写法 length2.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int len = 0;

    printf("Enter a message: ");

    while (getchar() != '\n')
        len++;

    printf("Your message was %d character(s) long.\n", len);
    
    return 0;
}

7.4 类型转换

C89中的转换

特性	说明	代码
隐式转换	发生情况: 1. 算数(逻辑)表达式类型不同时 2. 赋值运算符两侧类型不同时 3. 函数调用实参形参不同时 4. return类型不同时
显式转换
算数类型转换原则	原则: 转换成可以安全使用两个数值的"最狭小的"类型 1. 所有操作数均为整值的提升: int -> unsigned int -> long -> unsigned long (char和short发生提升时无条件转换为int) 2. 任意操作数为浮点的提升: float -> double -> long double
赋值类型转换原则	原则: 转换为左侧类型 1. 等宽类型: 没有问题 2. 非等宽类型: `float->int`丢失精度 3. 下降转换: `int->char`无意义结果
类型不匹配的危害	1. 比较错误: -10 (int) < 10 (unsigned int), 其中int会被转换为unsigned int, 未模式不发生改变, 导致转化为一个非常大的数, 导致最终结果为0

7.4.3 C99中的隐式转换

整数转换登记表

等级	类型
1	long long, unsigned long long
2	long, unsigned long
3	int, unsigned int
4	short, unsigned short
5	char, signed char, unsigned char
6	_Bool

特性	说明	代码
整数提升	任何等级低于int和unsigned int的类型均转换为int
全整数情况	1.整数提升 2.如果结果是类型相同, 则结束; 如果类型不同, 则继续 1.均有符号或者均无符号: 向上提升 2.无符号等级大于有符号等级: 转换为等级最高的类型 3.有符号可以表示无符号: 转换为有符号 4.其他情况: 均转换为有符号数类型对应的无符号类型
存在浮点情况	与C89相同

7.4.4 强制类型转换

强制类型转换的两个功能:

强制转化类型
显式的表示隐式转换的目标类型

7.5 类型定义

使用场景:

可移植性: 针对不同的环境, 修改类型定义 (局限: 无法改变使用方式, 后续仍然需要修改代码)

#define BOOL int // 注意顺序与typedef相反

typedef int Bool; // 更优

7.6 sizeof运算符

使用建议: sizeof返回类型为size_t, 建议强制类型转换为已知的无符号整数类型

sizeof(类型名/常量/变量/表达式)
sizeof 变量 // 可以不加括号, 但是需要考虑优先级, 所以推荐使用括号

sizeof(int)
sizeof(a)
sizeof(1)
sizeof int

练习题

答案链接:

http://knking.com/books/c2/answers/c7.html
https://github.com/williamgherman/c-solutions/tree/master/07

记号说明:

加粗(错误): 表示错误的答案或者遗漏的知识点
在代码块中(错误): 表示错误的答案

Practice1

给出下列整数常量的十进制值。

077
0x77
0XABC

回答:

7 * 8 + 7 = 63
7 * 16 + 7 = 119
10 * 256 + 11 * 16 + 12 = 2748

Practice2

下列哪些常量在C语言中不是合法的？区分每一个合法的常量是整数还是浮点数。

010E2
32.1E+5
0790
100_000
3.978e-2

回答:

1. 不确定: 八进制是否存在科学计数法形式 (订正: 合法)
2. 合法, 浮点数
3. 合法, 整数 (不合法: 八进制没有9)
4. 不确定: (只记得rust里面是合法的) (不合法: c中不能有下划线)
5. 合法, 浮点数

Practice3

下列哪些类型在C语言中不是合法的？

short unsigned int
short float
long double
unsigned long

回答:

1.合法
2.不合法
3.合法
4.合法

Practice4

如果变量c 是char 类型，那么下列哪条语句是非法的？

i += c; /* i has type int */
c = 2 * c - 1;
putchar(c);
printf(c);

回答:

1. 合法
2. 合法
3. 合法
4. 非法: 需要格式串

Practice5

下列哪条不是书写数65的合法方式？（假设字符集是ASCII。）

'A'
0b1000001
0101
0x41

回答:

1.合法
2.不确定: 好像没有二进制立即数 (排除法确定错误)
3.合法
4.合法

Practice6

对于下面的数据项，指明char 、short 、int 、long 类型中哪种类型是足以存储数据的最小类型。

一个月的天数
一年的天数
一天的分钟数
一天的秒数

回答:

char
short
short
int (错误: long)

Practice7

对于下面的字符转义，给出等价的八进制转义。（假定字符集是 ASCII。）可以参考附录E，其中列出了ASCII字符的数值码。

回答:

Practice8

重复练习题7，给出等价的十六进制转义。

回答:

0x08
0x0A
0x0D
0x09

Practice9

假设变量i 和变量j 都是int 类型，那么表达式i / j + 'a' 是什么类型？

回答:

(i / j) + 'a'
左操作数(i / j)运算后仍为int, 右操作数'a'为char
整数提升: 操作数为int

Practice10

假设变量i 是int 类型，变量j 是long int 类型，并且变量k 是unsigned int 类型，那么表达式i + (int)j * k 是什么类型？

回答:

强制类型转换为一元运算符, 优先级最高
i + ((int)j * k)
int + (int * unsigned int)
全为整数的情况, 且同级: 全部转换为无符号类型
最终: unsigned int

Practice11

假设变量i 是int 类型，变量f 是float 类型，变量d 是 double 类型，那么表达式i * f / d 是什么类型？

回答:

左结合性可得: 
(i * f) / d
(int * float) / double
最终: double

Practice12

假设变量i 是int 类型，变量f 是float 类型，变量d 是 double 类型，请解释在执行下列语句时发生了什么转换？

d = i + f

回答:

右侧表达式: i + f含有浮点数, 转换为float类型
赋值运算符: 类型转换为左侧类型, double

Practice13

假设程序包含下列声明:

char c = '\1'; 
short s = 2; 
int i = -3; 
long m = 5; 
float f = 6.5f; 
double d = 7.5;

给出下列每个表达式的值和类型:

c * i = -3, int
s + m = 7, long
f / c = 6.5f, float
d / s = 3.75, double
f - d = -1.0, double
(int) f = 6, int

回答:

Practice14

下列语句是否总是可以正确地计算出f 的小数部分（假设f 和 frac_part 都是float 类型的变量）？

如果不是, 那出了什么问题?

frac_part = f - (int) f;

回答:

可以 (错误: float比int的值域更大, 可能会溢出)

Practice15

使用typedef 创建名为Int8 、Int16 和Int32 的类型。定义这些类型以便它们可以在你的机器上分别表示8位、16位和32位的整数。

回答:

typedef char Int8;
typedef short Int16;
typedef int Int32;

代码题

code1-max

如果i * i 超出了int 类型的最大取值，那么6.3节的程序 square2.c 将失败（通常会显示奇怪的答案）。运行该程序，并确定导致失败的n 的最小值。尝试把变量i 的类型改成short 并再次运行该程序。（不要忘记更新printf 函数调用中的转换说明！）然后尝试改成long 。从这些实验中，你能总结出在你的机器上用于存储整数类型的位数是多少吗？

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    short i, n;

    printf("This program prints a table of squares.\n");
    printf("Enter number of entries in table: ");
    scanf("%hd", &n);

    for (i = 1; i <= n; i++) {
        printf("%10hd%10hd\n", i, i * i);
    }

    return 0;
}

编译并运行

This program prints a table of squares.
Enter number of entries in table: 1000
         1         1
         2         4
         3         9
         4        16
         5        25

....

       178     31684
       179     32041
       180     32400
       181     32761
       182    -32412

code2-square3

修改6.3节的程序square2.c ，每24次平方后暂停并显示下列信息：

Press Enter to continue...

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    short i, n;
    char counter;

    printf("This program prints a table of squares.\n");
    printf("Enter number of entries in table: ");
    scanf("%hd", &n);

    while (getchar() != '\n');

    for (i = 1, counter = 0; i <= n; i++) {
        printf("%10hd%10hd\n", i, i * i);
        counter++;

        if (counter == 24) {
            printf("Press Enter to continue...\n");
            getchar();
            counter = 0;
        }
    }

    return 0;
}

编译并运行

code3-sum3

修改7.1节的程序sum2.c ，对double 型值组成的数列求和。

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    double n, sum = 0;

    printf("This program sums a series of double.\n");
    printf("Enter integers (0 to terminate): ");

    scanf("%lf", &n);
    while (n != 0) {
        sum += n;
        scanf("%lf", &n);
    }
    printf("The sum is: %f\n", sum);

    return 0;
}

编译并运行

This program sums a series of double.
Enter integers (0 to terminate): 11.2 22.1 33.3 0
The sum is: 66.600000

code4-transform

编写程序可以把字母格式的电话号码翻译成数值格式：

（如果没有电话在身边，参考这里给出的字母在键盘上的对应关系：2=ABC ，3=DEF ，4=GHI ，5=JKL ，6=MNO ，7=PQRS ， 8=TUV ，9=WXYZ 。）原始电话号码中的非字母字符（例如数字或标点符号）保持不变：

可以假设任何用户输入的字母都是大写字母。

实例一

Enter phone number: CALLATT 

2255288

实例二

Enter phone number: 1-800-COL-LECT 

1-800-265-5328

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char ch;

    printf("Enter phone number: ");
    ch = getchar();

    while (ch != '\n') {
        switch(ch) {
            case 'A': case 'B': case 'C': 
                ch = '2'; break;
            case 'D': case 'E': case 'F': 
                ch = '3'; break;
            case 'G': case 'H': case 'I': 
                ch = '4'; break;
            case 'J': case 'K': case 'L': 
                ch = '5'; break;
            case 'M': case 'N': case 'O': 
                ch = '6'; break;
            case 'P': case 'Q': case 'R': case 'S': 
                ch = '7'; break;
            case 'T': case 'U': case 'V': 
                ch = '8'; break;
            case 'W': case 'X': case 'Y': case 'Z': 
                ch = '9'; break;
        }

        printf("%c", ch);
        ch = getchar();
    }

    printf("\n");

    return 0;
}

编译并运行

╭─lamecrow@Lam3Cr0w ~/TRY/code/c/Retest/C-Chapter7/code4-transform 
╰─$ cd "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter7/code4-transform/" && gcc transfo
rm.c -o transform && "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter7/code4-transform/"t
ransform
Enter phone number: CALLATT
2255288
╭─lamecrow@Lam3Cr0w ~/TRY/code/c/Retest/C-Chapter7/code4-transform 
╰─$ cd "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter7/code4-transform/" && gcc transfo
rm.c -o transform && "/Users/lamecrow/TRY/code/c/Retest/C-Chapter7/code4-transform/"t
ransform
Enter phone number: 1-800-COL-LECT
1-800-265-5328

code5-character

在十字拼字游戏中，玩家利用小卡片组成单词，每个卡片包含字母和面值。面值根据字母稀缺程度的不同而不同。（面值有：1------ AEILNORSTU，2------DG，3------BCMP，4------FHVWY，5------K，8------JX， 10------QZ。）编写程序通过对单词中字母的面值求和来计算单词的值：

编写的程序应该允许单词中混合出现大小写字母。提示：使用 toupper 库函数。

Enter a word: pitfall 

Scrabble value: 12

代码如下

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

int main(void) {
    char ch;
    int sum = 0;

    printf("Enter a word: ");
    ch = getchar();

    while (ch != '\n') {
        ch = toupper(ch); 
        switch(ch) {
            case 'A': case 'E': case 'I': case 'L': case 'N': 
            case 'O': case 'R': case 'S': case 'T': case 'U': 
                sum += 1; break;
            case 'D': case 'G': 
                sum += 2; break;
            case 'B': case 'C': case 'M': case 'P': 
                sum += 3; break;
            case 'F': case 'H': case 'V': case 'W': case 'Y': 
                sum += 4; break;
            case 'K': 
                sum += 5; break;
            case 'J': case 'X': 
                sum += 8;
            case 'Q': case 'Z': 
                sum += 10;
        }

        ch = getchar();
    }

    printf("\nScrabble value: %d\n", sum);

    return 0;
}

编译并运行

Enter a word: pitfall 

Scrabble value: 12

code6-sizeof

编写程序显示sizeof(int) 、sizeof(short) 、 sizeof(long) 、sizeof(float) 、sizeof(double) 和 sizeof(long double) 的值。

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("int : %lu\n", sizeof(int));
    printf("short: %lu\n", sizeof (short));
    printf("long: %lu\n", sizeof(long));
    printf("float: %lu\n", sizeof(float));
    printf("double: %lu\n", sizeof(double));
    printf("long double: %lu\n", sizeof(long double));

    return 0;
}

编译并运行

int : 4
short: 2
long: 8
float: 4
double: 8
long double: 8

code7-compute

修改第3章的编程题6，使得用户可以对两个分数进行加、减、乘、除运算（在两个分数之间输入+ 、- 、* 或/ 符号）。

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int m1, s1, m2, s2, rm, rs;
    char operator;

    printf("Enter two fractions separated by a plus sign: ");
    scanf("%d/%d %c %d/%d", &s1, &m1, &operator, &s2, &m2);

    switch(operator) {
        case '+':
            rs = s1 * m2 + s2 * m1;
            rm = m1 * m2;
            break;
        case '-': 
            rs = s1 * m2 - s2 * m1;
            rm = m1 * m2;
            break;
        case '*': 
            rs = s1 * s2;
            rm = m1 * m2;
            break;
        case '/':
            rs = s1 * m2;
            rm = m1 * s2;
            break;
    }

    printf("\nThe result is %d/%d\n", rs, rm);

    return 0;
}

编译并运行

Enter two fractions separated by a plus sign: 3/1 - 2/1

The result is 1/1

LameCrow

(C语言程序设计-现代方法) Chapter7-基本类型

7.1 整数类型

7.1.5 读写整数

(程序) 数列求和

7.2 浮点类型

7.2.2 读写浮点数

7.3 字符类型

7.3.3 算数类型

7.3.6 scanf和printf读写字符

7.3.7 getchar和putchar读写字符

(程序) 获取字符串长度

7.4 类型转换

C89中的转换

7.4.3 C99中的隐式转换

7.4.4 强制类型转换

7.5 类型定义

7.6 sizeof运算符

练习题

Practice1

Practice2

Practice3

Practice4

Practice5

Practice6

Practice7

Practice8

Practice9

Practice10

Practice11

Practice12

Practice13

Practice14

Practice15

代码题

code1-max

code2-square3

code3-sum3

code4-transform

code5-character

code6-sizeof

code7-compute