【C基础】课时2：进制转换、命名规范、内存区域划分、向0取整、浮点数(二进制表示，在内存中的存储)

# 第3章：数据和C

**本章要点**

- 关键字：`int`、`short`、`long`、`unsigned`、`char`、`float`、`double`、`_Bool`、`_Complex`、`_Imaginary`
- 运算符：sizeof()
- 函数：scanf()
- 整数类型和浮点数类型的区别
- 如何书写整型和浮点型常数，如何声明这些类型的变量
- 如何使用`printf()`和`scanf()`函数读写不同类型的值

**%.2f**

`%.2f`中的`%.2`用于精准控制输出，指定输出的浮点数只显示小数点后面两位。

**scanf()**

- `scanf()`函数用于读取键盘的输入。`%f`说明`scanf()`要读取用户从键盘输入的浮点数，`&weight`告诉`scanf()`把输入的值赋给名为weight的变量。`scanf()`函数使用`&`符号表明找到weight变量的地点。
- `scanf()`函数读取用户从键盘输入的数据，并把数据传递给程序；`printf()`函数读取程序中的数据，并把数据显示在屏幕上。把两个函数结合起来，就可以建立人机双向通信。

**浮点数**

- 在一个值后面加上一个小数点，该值就成为一个浮点数。比如7是整数，7.00是浮点数。
- e计数法：3.16E7表示3.16*10^7。
- 浮点数和整数的储存方案不同。计算机把浮点数分为小数部分和指数部分来表示，而且要分开储存这两部分。比如在十进制下，可以把7.0写成0.7E1，这里0.7是小数部分，1是指数部分。当然，在计算机内部使用二进制和2的幂进行储存，而不是10的幂。
- C语言不把含小数点和指数的数作为整数。因此22和-44都是整型常量，但是22.0和2.2E1则不是。

**八进制和十六进制**

计算机如何知道一个数是十进制、十六进制还是二进制？比如10000。在C语言中，用特定的前缀表示使用哪种进制。

- `0x`或`0X`前缀表示十六进制。所以十进制数16表示成十六进制是`0x10`或者`0X10`。
- `0`前缀表示八进制。例如，十进制数16表示成八进制是`020`(2*8^1)。
- 要清楚，使用不同的进制数是为了方便，不会影响数被储存的方式。也就是说，无论把数字写成16、020或者0x10，储存该数的方式都相同，因为计算机内部都以二进制进行编码。

**显示八进制和十六进制**

不同的进制要使用不同的转换说明。

- 以十进制显示数字，使用`%d`。
- 以八进制显示数字，使用`%o`。
- 以十六进制显示数字，使用`%x`。
- 要显示各进制数的前缀`0`、`0x`和`0X`，必须分别使用`%#o`(小写o表示八进制，不是0)、`%#x`、`%#X`。
- 虽然C允许使用大写或小写的常量后缀（比如`L`），但是在转换说明中只能用小写。

**char类型**

标准ASCII码的范围是0~127，只需7位二进制数即可表示。通常，char类型被定义为8位的存储单元，因此容纳标准ASCII码绰绰有余。

C语言把1字节定义为char类型占用的位(bit)数，因此无论是16还是32位系统，都可以使用char类型。

- 字符常量用单引号。
- 字符串用双引号。

**非打印字符**

如果要使用ASCII码，为何要写成`\032`而不是`032`？首先，`\032`能更清晰地表达程序员使用字符编码的意图。其次，类似`\032`这样的转义序列可以嵌入C的字符串中，如
```
printf("Hello!\007\n");
```
中就嵌入了`\007`。

**&符号**

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

- scanf()函数会读取用户输入的字符，`&`符号表示把输入的字符赋给变量`ch`。
- printf()函数中的转换说明(就是%xx)决定了数据的显示方式，而不是数据的储存方式。

**有符号还是无符号**

- 有些C编译器把char实现为有符号类型，这意味着char可表示的范围是`-128~127`。
>因为保留一位为符号位，char本身8bit。那么就是2^7=128，整数里面带了一个0。

- 有些C编译器把char实现为无符号类型，那么char可表示的范围是`0~255`。
>也就是一共2^8=256个数。
- 根据C90标准，C语言允许在关键字char前面使用`signed`或`unsigned`。这样，无论编译器默认char是什么类型，`signed char`表示有符号类型，而`unsigned char`表示无符号类型。这在char类型处理小整数时很有用。

**_Bool类型**

- C99标准添加了_Bool类型，用于表示布尔值。
- 1表示true，0表示false。
- 所以_Bool类型实际上也是一种整数类型。但原则上它仅占用1位存储空间，因为对0和1而言，1位的存储空间足够了。
- 程序通过布尔值可选择执行哪部分代码。

**float、double和long double**

- 浮点数的表示使用指数计数法。该计数系统常用于表示非常大或非常小的数。

|数字|指数计数法|
|:--:|:--:|
|1000000000|1.0e9|
|123000|1.23e5|
|322.56|3.2256e2|
|0.000056|5.6e-5|

- 通常，系统储存一个浮点数要占用32位。其中8位用于表示指数的值和符号，剩下24位用于表示非指数部分（也叫作尾数或有效数）及其符号。
- double(双精度)类型和float类型的最小取值范围相同，但至少必须能表示10位有效数字。一般情况下，double占用64位而不是32位。

**浮点型常量**

在代码中，可以用多种形式书写浮点型常量。浮点型常量的基本形式是：

有符号的数字(包括小数点)，后面紧跟e或E，最后是一个有符号数表示10的指数。

如：

- -1.56E+12
- 2.87e-3
- 注：正号可以省略

可以没有小数点(如，`2E5`)或指数部分(如，`19.28`)，但是不能同时省略两者。
可以省略小数部分(如，`3.E16`)或整数部分(如，`.45E-6`)，但是不能同时省略两者。

下面是更多的有效浮点型常量示例：

- 3.14159
- .2
- 4e16
- .8E-5
- 100.

**用十六进制表示浮点型常量**

C99标准添加了一种新的浮点型常量格式——用十六进制表示浮点型，即在十六进制数前加上十六进制前缀(0x或0X)，用p和P分别代表e和E，用2的幂代替10的幂(即，p计数法)。如下所示：
0xa.1fp10
十六进制a等于十进制10，`.1f`是1/16加上15/256，p10是2^10或1024。0xa.1fp10表示的值是(10+1/16+15/256)*1024，即十进制数10364.0。
注意，并非所有的编译器都支持C99的这一特性。

**浮点数的上溢和下溢**

--------------

**类型大小**

如何知道当前系统的指定类型的大小是多少？

> Win10 64位
![title](https://leanote.com/api/file/getImage?fileId=5e47c050ab6441522b002924)

sizeof是C语言的内置运算符，以字节为单位给出指定类型的大小。C99和C11提供`%zd`转换说明匹配sizeof的的返回类型。一些不支持C99和C11的编译器可用`%u`或`%lu`代替`%zd`。

**使用数据类型**

把一个类型的数值初始化给不同类型的变量时，编译器会把值转换成与变量匹配的类型，这将导致部分数据丢失。例如，下面的初始化:

```
int cost = 12.99; //用double类型的值初始化int类型的变量
float pi = 3.1415926536; //用double类型的值初始化float类型的变量
```

- 第1个声明，cost的值是12。C编译器把浮点数转换成整数时，会直接截断小数部分，而不进行四舍五入。
- 第2个声明会损失一些精度，因为C只保证了float类型前6位的精度。

许多程序员和公司内部都有系统化的命名约定，在变量名中体现其类型。例如，用`i_`前缀表示int类型，`us_`前缀表示unsigned short类型。这样，一眼就能看出来i_smart是int类型的变量，us_versmart是unsigned short类型的变量。

**参数和陷阱**

```
float f = 7.0f;
float g = 8.0f;

printf("%d %d\n",f,g); /*值的类型不匹配*/
```

输出示例：

```
1606414344 1
或
0 1075576832
```

注意，用%d显示float类型的值，其值不会被转换成int类型。在不同的平台下，缺少参数或参数类型不匹配导致的结果不同。

**转义序列示例**

![title](https://leanote.com/api/file/getImage?fileId=5e47d509ab6441542b002cdd)

注：图中应该是`int main(void)`而不是`void main(void)`，笔误。

**刷新输出**

printf()何时把输出发送到屏幕上？最初，printf()语句把输出发送到一个叫作缓冲区(buffer)的中间存储区域，然后缓冲区中的内容再不断被发送到屏幕上。

C标准明确规定了何时把缓冲区中的内容发送到屏幕：

- 当缓冲区满、遇到换行字符或需要输入的时候（从缓冲区把数据发送到屏幕或文件被称为刷新缓冲区）

例如，上图中前两个printf()语句既没有填满缓冲区，也没有换行符，但是下一条scanf()语句要求用户输入，这迫使printf()的输出被发送到屏幕上。

旧式编译器遇到scanf()也不会刷新缓冲区，程序会停在那里不显示任何提示内容，等待用户输入数据。在这种情况下，可以使用换行字符刷新缓冲区。代码应改为：

```
printf("Enter your desired monthly salary:\n");
scanf_s("%f",&salary);
```

无论接下来的输入是否能刷新缓冲区，代码都会正常运行。这将导致光标移至下一行起始处，用户无法在提示内容同一行输入数据。还有一种刷新缓冲区的方法是使用`fflush()`函数。

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